用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜的研究

《用低氟MOD法在LAO单晶上制备YBCO超导薄膜的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号(TM26)单位代码：学号：密级：182-4S8410005$200709084北京工业大学硕士学位论文题目且低氢丛Q旦洼在L△Q望晶土剑备堡gQ超昱堕鏖趁婴究题目旦YLQ盥二EL堕QB坠堕MQ旦丛星型Q旦专导师：塞红麴职论文报告提交日期2Q!Q生垒且称．_．熬援学位授予日期——授予单位名称和地址jE塞王些太堂(jE塞直塑田匡垩丕园!QQ呈1一一一独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发

2、表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：埤关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：埠导师签名：．f迅、’》。日期：迎里：笸：!互捅嘤摘要钇钡铜氧(YBCO)高温超导

3、材料自发现以来，由于其相对于Bi系超导体在性能方面的优势，成为了该领域的研究热点。制备YBCO高温超导薄膜的方法很多，采用TFA．MOD法制备YBCO薄膜以其无需高真空条件、设备要求简单，而备受科研人员关注。然而，此工艺由于制备周期长，单次涂膜过薄，尾气具有污染性，因此为了达到实际应用的要求，仍需进一步改进。本论文针对传统TFA．MOD工艺存在的问题，提出了高性能YBCO超导薄膜的快速廉价制备方法，并对所使用金属前驱盐的分解过程进行了热力学分析，获得了分解过程遵循的反应机理。在快速制备YBCO超导薄膜方

4、面，经过对甲基丙烯酸盐和丙烯酸盐各方面参数进行比较后，使用分子量较小，反应较易进行的丙烯酸对传统的三氟乙酸盐进行了替代。这种无氟金属有机盐的引入，不但大幅降低了之前使用三氟乙酸盐所引起的有毒有害气体HF的排放，减少了其对环境的污染，并且使低温预处理时间由原来的10个小时缩短到2个小时，大幅提高了薄膜的生产效率。另一方面，经过对乙醇胺，二乙醇胺，以及三乙醇胺各方面性能(增稠性能，稳定性，分子量等)进行对比后，最终选择以二乙醇胺作为添加剂引入到前驱溶液当中，增加了溶液的稳定性，中和了溶液的酸性，并增大了溶液

5、的粘稠度。在对低温预处理工艺进行进一步改进后，将前驱盐的分解区为在268℃干氧气氛下二乙醇胺的分解和268℃后湿氧气氛下金属有机盐的分解两部分进行，由此消除了二乙醇胺的添加对前驱薄膜所造成的不利影响。在保证溶液对基底具有足够浸润性的前提下，其添加量最高可达0．75∥5ml。虽然在传统TFA．MOD工艺的基础上同时进行了以上两项变化，但在LZO单晶上生成的薄膜，其微观结构及超导性能并没有受到明显影响。经XRD结果显示，薄膜内部由(001)至(007)所有c轴取向晶粒所对应的衍射峰均较为尖锐，由于低氟前驱溶

6、液的采用，薄膜内部仅有少量BaC03的产生；经SEM结果显示，薄膜表面平整致密，仅在表面有a轴晶粒分布。但以上现象并未对YBCO薄膜的超导性能产生不利影响，其临界电流密度(Jc)最高达NT3．5MMcm2，工程电流最高可达到87．5Mcm．Width。为检验低氟前驱溶液的实用型，进一步分别在实验室自制的Ce02／LZO和LZO／NiW基底上进行了双层YBCO超导层的沉积。其中，经XRD表征，在Ce02／LZO基底上沉积的YBCO超导层c轴取向性均较为明显，临界电流密度为0．2M～cm2。而在LZO／Ni

7、W基板上所制备的YBCO薄膜虽均未能获得超导电流，但晶粒的C轴取向性仍较为明显。与此同时，由于相比于激光脉冲辅助沉积(PLD)和化学气相沉积(CVD)，金北京T,lk人号：T学7砸fj宁化论文属有机盐沉积(MOD)银J备薄膜的精确度较差，工艺不易控制。因此，本论文首次提出了对用于制备低氟YBCO前驱体的丙烯酸铜，三氟乙酸钇及三氟乙酸钡进行非等温热动力学分析。通过以微分法中的Achar法和积分法中的Coats—Redfem法相结合的途径，并利用各种常用反应机理所对应的模型函数，求出了上述前驱盐分解过程的模

8、型参数。其中，丙烯酸铜分为两步分解，第一步遵循三级Avrami．Erofeev成核与生长机理：G(0【)=【．Ln(1．a)】¨3，第二步遵循Valensi(Barrer)机理：G(∞=a+(1．a)ln(1．a)。而三氟乙酸钇分解过程则遵循1．5级Avrami-Erofeev成核与生长机理：G(旺)=[-Ln(1．叻】l／l一。三氟乙酸钡热分解过程遵循一级和1．5级生长机理：G(0【)=(1．a)。1／2。由反应活化能可知，所选用的丙烯酸