无氟化学溶液法制备YBa2Cu3Oz超导薄膜.pdf

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1、,t:天氟化学濬祿法制备YBfeCu,.(X超导薄膜07001文章编号：1001-S73U2Q1.6)Q7-OT00.1-04无氟化学溶液法制备YBa2Cu3Oz超导薄膜王文涛S王振蒲明华、张欣1，雷鸣王明江、赵勇L，2(1.西南交通大学超导与新能源研究开发中心•材料先进科学技术教育部重点实验室•成都610031;2.新甫威尔士大学材料科学，O：程学陰，澳大利亚悉尼205:25摘要：采用自主开发的无氟化学溶液沉积法在（001)了石八^^单晶片上朝备了YB%_Cus〇zTYB.CC))超导薄膜研究了高温热处理过程中不同成相气氛和渗氧温度对YBCC)薄膜结构和性能的影响.。采用_X射线衍射仪

2、对薄膜进行了织构分析，通过扫描电镜和原子力显微镜观.察了薄膜的表西形.貌采用磁性能测试系统测量了薄膜的超.导转变溫度和磁化曲线。.实猃结果表明，在干燥的热处理气.氛和4&QtT渗氧.制备的YBC〇_薄膜具有更加优异的性能。关键词：YBCO薄膜；热处理；超导转变温度；临界电流密度中图分类号：T__B33.;T.RM;C)511.3文献标识码：ADOI：10.3969/].issn.10Ql-M31.2Ol6.07.001可以研究气氛湿度对薄膜的外延成相和超导性能的影0引言响，此外，本文研究了渗氧过程中的热处理温度对YBa2Cu3a(YBCCW身fe超导律儀导体即第二代YBCO薄膜织构、微结构和

3、超导性能的影响。研究表高温超导（线）带材以其较高的临界电流密度和不可逆明，•干燥的成相气氛和400°C的滲氧温度制备的YB-场在电力、交通、军事、医学等方面具有潜在的应用前CO薄膜具有最佳的超导性能，文中分析了可能的原景。目前制备YBCO涂层导体的主要方法分为高因。真空的原位沉^积法和非真:空条件的异位沉积法。原位1实验方法沉积法主要包括脉冲激光沉积（PLD沪]、磁控溅射(Magneticsputtering)M_和金爲有机物化学气翻沉积采用自生开发的无氟高分子辅助化学溶液沉积法(MOCVTOM等•这类方法虽然已经可以在单晶基片在LaA10s(LA0)单晶■基片上制备了YBCO超导薄和金属基

4、带上沉积高性能的YBCO涂层导体,但需要膜。将醋酸钇、醋酸钡和醋酸铜按钇：钡：铜为1:赛.禽真S的条伴下制备.，成本禽.昂1不利于_?余层等体的2:3的化学i十暈比溶于一定浓度的丙酸溶液中，经过大规模应用。异位沉积法主要包括_氣醋酸盐金属有3h搅拌获得透明的墨绿色溶液。再将适量的聚乙烯机物沉积法（TFA-M()D)[S]、乙酰亩酮盆法M、二〗氯乙醇缩丁醛fPVB)加人该前驱溶液中，善续搅拌邛_h,将酸盐法M、硝酸盐法S甲基乙酸盐法D:]等，这类PVB彻底溶解,最终形成均匀II定的涂健榕液>采甩方法在非真空条件下制备，成本低廉，可精确控制原料匀胶机将涂篇濟液徐覆:在I.AC)塞片上，加速时间为

5、的化学计量比，可以在任意形状的基带上沉积薄膜，有3s，旋转速度2000.持续餘_=肘间为15s.,旋转助于推动YBCC)涂层导体的商业化应用.其中

6、氟速度为50■rfmiru将旋涂获得的讓膜在1W~醋酸盐金属有机物沉积法较为成熟•已可以在不同基15._Q下于操TOmin避免铜盐析出_导致的.成分偏析。带上制备出临界电流密度超过lMAA：m2的超导薄膜•干燥后的前驱膜的热处理工艺分为3步。貧先，但是该方法生成的HF对环境不利，而且不断排出的将前驱膜在100〜500°C潮湿的Ar/(Mg合气氛.中进HF导致的多孔的表面结构对薄膜性能的进一步提高行分解热处理<将有机物和无机盐彻底分解.形成氧化也不

7、利[u'为f提高YBCO涂层导体的性能特别是钇、氧化铜、氧化钡的纳米晶的无定型基体。其次•将传输超导:电_流的YBC.O.趙壤层的性能，通當采取的方前驱膜置于800〜830°C的高温下部分熔融5min，再法有优化薄膜的双轴织构、表面微结构以及在薄膜中崔7§&,80T：的温度保温1h,获得四方相的YBCO引入磁通钉扎中心等[11—17前驱膜。该过程的烧结气氛分别为潮湿的Ar/〇=混合本文采用自主开发的无氟离分手辅助化学溶液沉气氛和干燥的Ar/()2混合气氛，本文研究了高温烧结积法在1^1()3单晶基片上制备了YBCO超导薄膜。气氛对薄膜结构和性能的影响。最后.将前驱膜在在高温热处理阶段分别

8、引人潮湿的气氛和千燥的气.氛359—I即°C的温度范围内进行渗氧热处理，获得並交*基金理篇1_家證藤轉攀基全资_项誓tfltfllKU喊10〇&^St

9、(i2202)收到初稿日期19_收到修改稿日期：2016-01-10通讯作者：王文涛，E-mail:wtwang@swjtu.cdu.cn作者简介：王文涛（1982—），女，山西阳泉人，副研究员，师承赵勇教授，从事高温超导薄膜研究。070022016年第7期（