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1、以YBa2Cu3O7-δ(YBCO)為代表的第二代高溫超導(dǎo)材料--涂層導(dǎo)體,由于具有優(yōu)越的性能而成為世界各國(guó)的研究熱點(diǎn)。其中,過(guò)渡層作為涂層導(dǎo)體的重要組成部分,其阻礙YBCO超導(dǎo)層與織構(gòu)Ni合金基底間離子擴(kuò)散的能力還需進(jìn)一步提高。對(duì)此,本文開展了在自制的具有高立方織構(gòu)的Ni-5at.%W(Ni5W)合金基帶上,采用化學(xué)溶液法(簡(jiǎn)稱CSD法)制備La2Zr2O7(LZO)過(guò)渡層厚膜的研究,并用脈沖激光沉積方法(簡(jiǎn)稱PLD法)在LZO厚膜/
2、LZO種子層/Ni5W結(jié)構(gòu)的模板上制備了具有超導(dǎo)性能的YBCO薄膜。論文獲得了以下成果。
本文以乙酰丙酮鹽為前驅(qū)液溶質(zhì),在高立方織構(gòu)的Ni5W基底上用多層涂覆燒結(jié)法結(jié)合快速一步退火工藝制備了多層LZO薄膜,獲得了制備具有銳利立方織構(gòu)LZO厚膜的最優(yōu)化退火工藝為1150℃,保溫60分鐘。采用優(yōu)化退火工藝制備的一系列LZO種子層薄膜經(jīng)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察晶粒分布均勻、呈島狀排列。在種子層上制備了雙層LZO薄膜,X射線四
3、環(huán)衍射儀檢測(cè)其(222)面Phi掃描和(400)面搖擺曲線半高寬值分別為6.37°和5.82°,顯示了很強(qiáng)的雙軸立方織構(gòu)。SEM和AFM照片觀察發(fā)現(xiàn)種子層優(yōu)化的LZO厚膜表面平整,無(wú)裂紋,這都為后續(xù)沉積YBCO提供了很好的模板。
在采用激光脈沖沉積法制備YBCO超導(dǎo)層的研究中,首先在單晶上和LZO/Ni5W模板上探索了制備YBCO的工藝,得到了優(yōu)化的主要工藝參數(shù)為沉積溫度800℃、脈沖激光能量密度500mJ、脈沖頻率為3H
4、z、脈沖次數(shù)5000次。在LZO厚膜/LZO種子層/Ni5W結(jié)構(gòu)上采用優(yōu)化工藝獲得的YBCO超導(dǎo)薄膜,經(jīng)檢測(cè)成分均一,并具有很強(qiáng)的c軸織構(gòu)。SEM觀察表面較為平整,沒有出現(xiàn)明顯的裂紋。采用俄歇微探針(AES)對(duì)樣品進(jìn)行了元素深度分析,結(jié)果顯示LZO過(guò)渡層的厚度超過(guò)200nm,能有效阻止基板中金屬離子的擴(kuò)散。并且,YBCO薄膜的起始臨界轉(zhuǎn)變溫度為90.5K,臨界電流密度為0.3MA/c㎡(77K,sf),表明所制備的YBCO涂層導(dǎo)體短樣品
5、具備良好的超導(dǎo)性能。
綜上,本文著眼于近幾年涂層導(dǎo)體材料的研究熱點(diǎn),提出了解決單一過(guò)渡層存在問(wèn)題的思路和方案。首先,采用CSD法在自制的Ni5W合金基底上獲得了種子層優(yōu)化的LZO厚膜,使LZO過(guò)渡層在厚度提高的同時(shí),能夠起到傳遞織構(gòu)和阻止擴(kuò)散的作用。其次,在上述獲得的LZO過(guò)渡層/Ni5W基底模板上用PLD法制備出了具有良好超導(dǎo)性能的YBCO薄膜,實(shí)現(xiàn)了本實(shí)驗(yàn)室自主制備涂層導(dǎo)體的全部三層結(jié)構(gòu)?;趪?guó)內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀
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