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1、第22卷第2期稀有金属1998年3月Vol.22.2CHINESEJOURNALOFRAREMETALSMarch1998高温超导材料制备工艺的进展钱九红袁冠森(北京有色金属研究总院,北京100088)摘要:论述了各种形状高温超导体(膜材、块材、线材和带材)的主要制备方法、特点及其进展情况,还着重介绍了提高临界电流密度Jc的制备技术及发展。关键词:高温超导制备方法临界电流密度1986年高温超导体的发现引起了全世界科学中的应用越来越受到
2、人们的重视。超导体的应用主界极大的兴趣和关注。超导体具有许多独特的性要包括:蜂窝状电话网络系统,可检测爆炸物、非质,如无电阻、完全抗磁性(迈斯纳效应)和超导法药品及材料结构缺陷的成像装置,医疗检查成像隧道效应(约瑟夫森效应)等,利用这些性质可在仪器,高效电动机和无损耗传输电能系统等等。为科学和生产上发展许多有重要价值的应用领域,如了满足工业应用的要求,首先,必须能制备出各种强磁体和超导量子干涉器件(SQUID)。高温超导形状(如线材或膜材)的高温超导体;另外,从应体的发现使超导体的工作温度从液氦温区(4K)
3、用的角度来看,在获得了足够高的临界转变温度提高到液氮温区(77K),使超导体的实用前景更(Tc)的超导体后,超导体的载流能力(Jc)还必须加广阔。45达到一定的强度(一般应用要求Jc在10~10A到目前为止,氧化物高温超导体主要有钇系:cm-2)。要得到规定形状的高温超导体和良好的运YBaCuO(YBCO)、铋系:BiSrCaCuO(BSCCO)、铊载电流的能力,就必须要找到适当的制备方法。系:TlBaCuCuO(TBCCO)、汞系:HgBaCaCuO(HBCCO)四大系列。它们都属于一类有缺陷的钙1高
4、温超导材料的制备工艺钛矿型化合物结构,都具有很大的开发应用前景,为适应各种应用的要求,高温超导材料主要但铊和汞都有毒性。对于高温超导体机理的研究还有:膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。[1]在继续,尚无定论。然而,高温超导体在各领域其制备方法见表1。表1高温超导材料主要制备方法及用途材料类型制备方法用途薄膜磁控溅射(MS),脉冲激光沉积(PLD),金属有机物化学气相沉积超导量子干涉仪,约瑟夫森结转换器(MOCVD),分子束外延法(MBE),离子束辅助沉积(IBAD)红外探测器,微波谐振器厚膜丝网
5、印刷技术,等离子喷镀法电路互连和电流开关块材干压法,冲击波法,锻压法,熔融织构生长法(MTG)磁悬浮和磁性轴承线材、带材金属包层复合带法(PIT),金属芯复合丝法,裸丝或裸带法发电机或动力传输11薄膜础,制备出优质的高温超导薄膜是走向器件应用的高温超导体薄膜是构成高温超导电子器件的基关键。高温超导薄膜的制备几乎都是在单晶衬底1997年11月24日收到修改稿;钱九红,女,28岁,学士,工程师。2期钱九红等高温超导材料制备工艺的进展133
6、-2[8](如SrTiO3、LaAlO3或MgO)上进行薄膜的气相沉Acm(20K)。Hinds等采用金属有机化学气相积或外延生长的。经过十年的研究,高温超导薄膜沉积法(MOCVD)制备出BaCaCuO(F)薄膜,再的制备技术已趋于成熟,达到了实用化水平(Jc>在Tl2O气氛中进行后退火处理,得到的6-2Tl10Acm,T=77K)。目前,最常用、最有效的2Ba2CaCu2O8外延薄膜具有良好的电传输特性,5-2两种镀膜技术是:磁控溅射(MS)和脉冲激光沉积其Tc=105K、Jc=1.210Acm(
7、77K),表面(PLD)。这两种方法各有其独到之处,磁控溅射法[9]电阻仅为04m(40K,10GHz)。Kumari等成是适合于大面积沉积的最优生长法之一。脉冲激光功地采用热解喷涂法合成出了Hg1-x沉积法能简便地使薄膜的化学组成与靶的化学组成PbxBa2Ca2Cu3O8-薄膜,并发现铅替代汞的范围为达到一致,并且能控制薄膜的厚度。1996年,Wu01x0.3,最佳Pb含量为x=02,薄膜的Tc等利用改良后的PLD系统(如图1)制备出了大面达到最高值125K,同时Jc也达到最高值~7.8[
8、2]积的YBCO薄膜,且具有均匀的厚度和电性能。102Acm-2,如表2所示[10]。使用具有单晶硅辐射基片加热器和活性氧发生器的激光沉积系统,可制备出高质量双面YBCO超导薄膜,其零电阻温度Tco90K,临界电流密度Jc26-2[3]10Acm。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的研究者们运用改进了的PLD方法,制5-2备出的YBCO超导层,其Jc>110Acm(77[4]K,4T)。另外,为
