化学方法制备ybco涂层超导薄膜的研究

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1、摘要从第二代涂层超导带材的国内外研究现状看，我国在此方面的研究远远落后于其它发达国家。为了简化第二代涂层超导带材的制备过程，降低制备成本，缩短我国与发达国家的差距，推进第二代超导带材的实用化进程，本论文提出了应用两种非真空的化学方法——三氟乙酸盐金属有机物沉积方法(TFA．MOD)和超声雾化热分解方法(USP)直接在织构Ag基底上沉积YBCO薄膜的研究思路。为排除Ag基底的织构和表面形貌等对YBCO薄膜性能的影响，深入了解MOD方法的基本原理，采用TFA．MOD方法首先在SrTi03单晶基底上沉积YBCO超导薄膜，研究热处

2、理工艺条件及膜厚对YBCO薄膜各性能的影响。最后在优化的工艺条件下：低温烧结时，从200。C到250。C耗时600min，气体流量0．5L／min，水浴温度40。C；高温烧结温度800。C，气体流量1．0L／min，水浴温度80。C，制备出了成分单一，良好双轴织构的YBCO薄膜，(102)(p-scan的FWHM为1．020，疋为92K，Jo为3．8x105A／cm2。在系统深入地研究了在STO单晶基底上沉积超导膜的基础上，用MOD法在织构Ag基底上制备YBCO薄膜，讨论了不同织构和表面状态的Ag基底(氩气气氛退火的Ag基

3、底、真空条件退火的Ag基底及冷轧Ag基底)对YBCO薄膜的成分、取向、表面形貌、超导电性的影响。研究发现在真空退火Ag基底上因受其弱织构和表面轧痕的影响，很难制各出性能良好的YBCO超导薄膜。在具有较强(110)<110>织构的氩气退火的Ag基底上获得了较好的双轴织构和较高临界电流密度的YBCO薄膜。因冷轧Ag基底在薄膜退火过程中才形成利于YBCO薄膜外延生长的再结晶退火织构，所阻在其上沉积的YBCO薄膜织构没有在氩气退火Ag基底上的强，但薄膜的表面平整，连接性大大好于在氩气退火Ag基底上的YBCO薄膜，因此临界电流密度也

4、较高，五为1．5x104A／cm2。探索用另外一种化学方法——超声雾化热分解方法制备YBCO超导薄膜，根据该方法的基本原理，设计制作了超声雾化热分解方法镀膜的实验装置，并用该装置在{110}<110>织构Ag基底上沉积YBCO薄膜。实验发现由于三种硝酸盐的分解温度不同(在沉积过程中它们的分解不同步发生)，导致了薄膜中cu的比例比金属前驱溶液中Cu的比例高很多，所以需减少金属前驱液中cu2+的比例和调整金属离子总浓度，并选择适当的载气流量在一定的沉积温度下才能制备出成北京工业大学工学博士学位论文分单一的YBCO薄膜。为了阻止

5、Ag在高温下的挥发和向YBCO薄膜中的扩散，提出了高低温两步沉积的镀膜方案，降低了薄膜中Ag的含量，使薄膜的织构和临界电流密度得到明显的改善和提高。经大量的镀膜实验，确定了在织构Ag基底上制备YBCO薄膜较合理的工艺条件，并在{110}<110>织构Ag基底上制各出了15em长的YBCO超导薄膜，薄膜整体成分均匀单一，有良好的双轴织构，(103)峰中．扫描和a．扫描的FWHM分别为13．15。和4—50，^在104A／锄2左右。关键词：涂层超导；YBCO；三氟乙酸盐金属有机物沉积方法；超声雾化热分解方法；AgIIABSTR

6、ACTAsfarascoatedconductordevelopmentisconcerned，Chinagelsbehindothercountriesduetotheinsufficiencyoffundforscientificresearch．InordertoacceleratetheresearchonthecoatedconductorinChina，wedirectlydepositedYBCOfilmsontexturedAgsubstrateswithoutanybufferlayersbyfast，l

7、owcostandnon—vacuumtechniques，suchasTFA·MODandUSPmethods．InordertoeliminatetheeffectsofthetextureandsurfaceroughnessinAgsubstratesonYBCOfilms，SrTi03singlecrystalsubstratesweremainlyemployedindepositingYBCOfilmstounderstandthemechanismoffilmformationbyTFA-MODmethod

8、．Wehaveinvestigatedtheeffectsofheat·treatmentconditionsandthicknessonthepropertiesofYBCOfilms．Withoptimumparameters，wecallsuccessfullyfabricatedthefilms