低氟mod法制备ybco及aggd协同掺杂效应

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1、实用标准文案低氟MOD法YBCO外延生长及Ag、Gd协同掺杂效应摘要：通过低氟金属有机物沉积方法(MOD)在氧化物缓冲层哈氏合金基底上制备了一系列Y1-xGdxBa2Cu3O7-d-Ag。采用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜研究了Ag、Gd协同掺杂对YBCO微观织构及表面形貌的影响。分析表明适量的掺杂使YBCO外延生长易于形成。与纯YBCO相比，Ag、Gd协同掺杂的样品具有更为平整致密的表面形貌，性能均优于纯YBCO的性能。77K、自场下适量的协同掺杂有助于超导薄膜临界电流密度的提升，这可能是由于掺杂调制的结构起到了有效的磁通钉扎作用。关键词:MO

2、D,高温超导，涂层导体，Gd掺杂，Ag掺杂1引言在众多超导材料中，存在三类能够实用化的超导材料，包括低温超导材料（NbTi、Nb3Sn），应用于价格昂贵的液氦温区(4.2K);中温超导材料(MgB2),应用于(20-30K);高温超导材料(Bi2Sr2Ca2Cu3Oy、Bi2Sr2Ca1Cu2Oy、YBa2Cu3Oy)，应用于价格低廉的液氮温区（77K）。Bi系高温超导线材称为第一代高温超导带材，在液氮温区的不可逆场较低，只有在较低温度时才适于强电应用；此外其交流损耗较大不符合交流传输和变化磁场的应用，而且制备成本较高，使得基于它的超导技术在工业上的大规

3、模应用前景变得渺茫[1]。与第一代高温超导带材相比，第二代高温超导钇系带材具有较高的不可逆场，临界电流密度在磁场中可维持在很高的水平[2-6]。获得高质量、高性能及可重复性好的钇系薄膜(涂层)一直是人们所追求的目标。目前,YBCO的制备方法主要有脉冲激光沉积法(PLD)、金属有机盐化学气相沉积法(MOCVD)和化学溶液沉积法(CSD)[7-10]。化学溶液沉积方法不需要真空设备，有制备成本低，沉积速率高，成分控制精确等优点，尤其是金属有机沉积(MOD)法，经过多年的研究已成为制备YBCO的重要方法之一，美国超导公司采用改进的低氟MOD方法制备出77K自场

4、下临界电流为200~300A的千米级带材，代表了高性能低成本技术的发展方向[11]。目前随着制备技术的发展，高温超导材料的产业化正逐渐形成，第二代实用高温超导材料-涂层导体已处于产业化初期阶段。尽管第二代高温超导带材的研发取得了一系列重大进展，但是制备成本仍然非常昂贵，限制了大规模精彩文档实用标准文案应用要求，因此有效提高YBCO超导带材的临界电流和机械性能是YBCO商业化所面临的重要挑战[12]。高温超导体的临界电流密度Jc主要取决于晶体中的缺陷结构和晶粒间的结构。一般通过改善工艺和引入钉扎中心来提高超导体的临界电流密度。当YBCO薄膜中缺陷的尺寸与超

5、导相干长度匹配时会产生较强的磁通涡旋钉扎。由于高温超导体的相干长度很小,通常来说像晶格点阵中的二相粒子、点缺陷、位错、晶界及反相晶界等纳米尺度的缺陷才可以作为磁通钉扎中心[…]。除了自发生长的纳米缺陷外,磁通钉扎中心也可以通过人工的方法引入。目前,普遍采用的人工引入钉扎中心的方法有:稀土元素部分替代Y位[..],引入二相粒子BaZrO3、BaSnO3、BaHfO3以及贵重金属Ag、Au、Pd及其化合物等[4],二相材料与YBCO组成的多层复合材料[8],纳米颗粒修饰基带表面[..]等。通过上述方法,YBCO涂层导体在磁场下的临界电流密度得到了大幅度的提升

6、。许多课题组采用物理方法进行银掺杂，发现适量银掺杂可以使YBCO表面形貌更为平整致密，而且临界电流密度也有显著提升[10-12]；块材中掺银[13-15]，银弥散分布在晶界中降低了晶界的弱连接，银的存在改善了块材的机械性能，降低了接触电阻。而采用MOD方法进行银掺杂却鲜有报道[16]，在我们之前的工作中发现银的掺杂比例接近或等于5mol%时，可以改善YBCO的c轴成核以及表面微结构并最终导致涂层导体超导性能的提升[..]。为此本工作银掺杂比例固定在5mol%，用Gd部分取代Y，与纯YBCO相比，Ag、Gd协同掺杂的样品具有更为平整致密的表面形貌，性能均优

7、于纯YBCO的性能。2实验类似于传统的三氟乙酸盐金属金属有机沉积法制备ＹＢＣＯ前驱溶液，配制出含氟的钡盐溶液和无氟的Y、Gd、Cu盐溶液。以Y：Gd：Ba：Cu=1-x：x：２：３(x=0,0.25,0.5,0.75,1)的化学计量比进行称量，低压蒸馏后溶液呈粘稠状，加入一定量的甲醇进行稀释，并重复之前的蒸馏过程，最后在胶体中加入适量溶剂定容，控制总阳离子浓度为1.5mol／L，获得墨绿色的前驱溶液,最后在溶液中加入5mol%的三氟乙酸银，搅拌均匀。为增强溶液的稳定性在溶液中加入若干二乙醇胺（DEA），DEA的添加量为0.035g/ml，采用浸涂法在Ha

8、stelloy/Al2O3/Y2O3/MgO/LaMnO3涂敷Y1-xGdxBa