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文檔簡介
1、Y1B2C3O7-x(YBCO)涂層導體以其優(yōu)越的性能和潛在的應用價值,成為世界各國研究的熱點。在涂層導體結(jié)構(gòu)中,YBCO超導層外延生長在帶有過渡層的織構(gòu)模板上,其中過渡層的作用是將金屬基底的立方織構(gòu)傳遞給超導層并且阻止基底和超導層之間的化學擴散。 近年來,La2Zr2O7(LZO)作為一種新型的、有望簡化傳統(tǒng)過渡層結(jié)構(gòu)的材料,越來越受到人們的廣泛關(guān)注。本工作主要研究采用成本低廉,易于大規(guī)模生產(chǎn)的化學溶液沉積法(CSD)在自制的
2、具有立方雙軸織構(gòu)的Ni5W和Ni7W合金基底上外延生長LZO過渡層。論文研究了LZO前驅(qū)溶液的性質(zhì);優(yōu)化了LZO/Ni5W與LZO/Ni7W過渡層的熱處理工藝;表征了LZO薄膜的表面質(zhì)量,最終用全溶液法在LZO/Ni5W基底上成功制備了高質(zhì)量的CeO2過渡層,研究獲得了以下結(jié)果: 首先,采用熱重分析(TG)和差示掃描量熱法(DSC)研究了前驅(qū)液成分和性質(zhì)發(fā)生變化的規(guī)律,利用傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)證明前驅(qū)鹽和溶劑丙酸反應生
3、成了丙酸鹽。視頻光學接觸角儀測試結(jié)果表明不同濃度的LZO前驅(qū)溶液與Ni5W基底之間均具有很好的浸潤性。用CSD方法在織構(gòu)的Ni5W基底和低磁性,高機械強度的織構(gòu)Ni7W基底上分別制備出了性能良好的LZO過渡層。優(yōu)化的在這兩種基板上制備LZO過渡層的退火溫度均為11.50℃,保溫時間為60分鐘。其中在Ni7W基板上的LZO過渡層(222)面()掃描和(400)面搖擺曲線的半高寬(FWHM)值分別為7.57°和5.73°,LZO薄膜晶粒細小
4、,分布均勻,表面致密光滑,沒有孔洞和裂紋,在5×5μm2范圍內(nèi)其表面均方根粗糙度Rrms為3.68nm。這些結(jié)果表明所制備的LZO過渡層性能良好,可以作為模板供給后續(xù)過渡層和YBCO超導層的沉積。 為了驗證LZO過渡層的質(zhì)量,采用全溶液化學法在制備的LZO/Ni5W基底上成功制備出了具有雙軸織構(gòu)的CeO2過渡層。其中CeO2(111)面()掃描的FWHM值為8.35°,(200)面搖擺曲線的FWHM值為6.54°。CeO2/LZ
5、O過渡層表面致密平整,沒有裂紋和孔洞。在30×30μm2范圍內(nèi),CeO2薄膜表面均方根粗糙度Rrms約為5.9nm,達到了國際上報道的同等水平。掃描俄歇微探針對薄膜的元素深度分布分析表明LZO和CeO2過渡層厚度分別為100nm和30nm,且LZO/CeO2過渡層很好地阻止了Ni,W元素的擴散。 最后通過比較Ni5W基板(111)面和LZO薄膜(222)面的極圖和取向分布函數(shù)圖,建立了LZO過渡層在Ni5W基板上的外延取向生長關(guān)
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