專利名稱：具有高密度渦旋錨定中心的REBa₂Cu₃O₇型(RE=稀土或釔)納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其結(jié)構(gòu)中具有納米級(jí)缺陷的高密度的超導(dǎo)材料膜， 該超導(dǎo)材并+膜適用于有效地錨定(固定)幾乎是各向同性的渦i走
(vortices )，以及有歲支i也產(chǎn)生這種在夾陷結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明的目的 具體涉及以下方面
化學(xué)方面可溶性金屬-有機(jī)化合物化學(xué)前體。
陶瓷-冶金方面金屬或陶瓷基體上的納米復(fù)合陶瓷覆層的沉 積和生長。
能量、才幾電和運(yùn)輸方面改善目前的用于生產(chǎn)、輸送、分酉己的 電氣設(shè)備以及利用電功率的效率，開發(fā)用于各種應(yīng)用(包括核 聚變)的新型功率電氣i殳備、強(qiáng)力電》茲4失，用于4元空和4元海工 業(yè)的大功率且重量輕的電動(dòng)才幾。
生物醫(yī)學(xué)和制藥方面功率更大且能夠在高溫下進(jìn)行4喿作新型 磁共振i貪斷設(shè)備，以及用于分子設(shè)計(jì)的新型》茲共振光譜儀。
電子學(xué)方面電信領(lǐng)域中感興趣的在4敎波范圍內(nèi)工作的新型無 源或有源器件。
背景技術(shù)：
高溫超導(dǎo)材料在廣泛的技術(shù)領(lǐng)域中具有許多潛在用途，而必不 可少的要求是開發(fā)用于獲得具有高性能導(dǎo)體的方法，尤其是即使是 在高磁場下也能夠無損失地輸送強(qiáng)電流的導(dǎo)體。第 一種高溫超導(dǎo)體
是基于BiSrCaCuO型的相開發(fā)的，并且它們被稱為第一代(1G) 超導(dǎo)體。隨著基于REBa2Cu307 ( RE =稀土或釔)型材料的第二代 (2G )超導(dǎo)體(稱為外延超導(dǎo);、余覆導(dǎo)體(expitaxial superconducting coated conductor))的新制備方法的發(fā)現(xiàn)，徹底改變了這些材一+的開 發(fā)。
在微波范圍工作的電信技術(shù)要求使用薄的超導(dǎo)膜，因?yàn)槠渚哂?低表面電阻，能夠賦予基于這種材料的器件更好的性能。尤其是， 值得一提的是，為了降低高功率處的非線性效應(yīng)，需要改善超導(dǎo)膜 的臨界電流。對于這些應(yīng)用，所需基體為在微波范圍內(nèi)損失較低的 單晶。
最近幾年，已經(jīng)開發(fā)出了用于獲得基于各種用于高場強(qiáng)、高溫 和強(qiáng)電流應(yīng)用的具有高電勢多層結(jié)構(gòu)的外延超導(dǎo)涂覆導(dǎo)體的各種 方法。之后已經(jīng)采用了各種策略來制備這些2G導(dǎo)體，主要是基于 在真空中將外延層沉積在金屬基體上的方法。這些基體可具有通過 離子束壽甫助;兄積、(Ion Beam Assisted Deposition, IB AD )而;冗積、在 多晶基體上的構(gòu)造的氧化物(textured oxide )的包覆膜(cap film), 或者這些基體可由構(gòu)造的多個(gè)包覆層構(gòu)成，該包覆層通過由熱-才A4戒 工藝獲的專L制輔助的雙軸織構(gòu) (Rolling-Assisted Biaxial-Texturing, RABiTs)而復(fù)制基體上的構(gòu)造(texture )。其4也 感興趣的方法還包4舌通過表面氧^f匕外延(Surface Oxidation Epitaxy, SOE)或通過傾斜表面沉積(Inclined Surface Deposition, ISD )來 實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的包4隻層。在獲得了這些結(jié)構(gòu)化的基體后，以作為原子擴(kuò)散和氧化作用的
包^篁的多層形式，并且以攜帶電流的超導(dǎo)層REBa2Cu307的形式來 實(shí)施外延氧化物的沉積。為了制備這樣的多層結(jié)構(gòu)，可以使用在真 空中沉積(蒸發(fā)、消融、激光濺射)的技術(shù)或基于金屬-有機(jī)物化學(xué) 溶液的沉積的技術(shù)(化學(xué)溶液沉積，CSD)。對于后者尤其感興趣， 因?yàn)槠淠軌蜷_發(fā)出低成本的外延超導(dǎo)涂覆導(dǎo)體。用于超導(dǎo)膜生長的 CSD #支術(shù)的最有前途的金屬-有才幾物前體是三氟乙酸鹽類 (trifluoroacetate )。
目前已經(jīng)廣泛描述了利用三氟乙酸鹽(TFA)前體能夠生長 REBa20i307超導(dǎo)體作為一個(gè)非常重要的步驟的實(shí)證(A. Gupta, R. Jagannathan, E.I. Cooper, E.A. Giess, J丄Landman, B.W. Hussey， "Superconducting oxide films with high transition temperature prepared from metal trifluoroacetate precursors", j/ p/.尸/ j^.52, 1988， 2077; P.C. Mclntyre, M丄Cima and M.F. Ng, "Metalorganic deposition of high-J Ba2YCu307 thin films from trifluoroacetate precursors onto (100) SrTi03", , ^ p/. P一&, 68, 1990, 4183 )。在金屬 -有^l4勿前體分解后，這些前體的最終產(chǎn)物為BaF2、 Y203和CuO， 并因此避免形成BaC03,其能夠在較低的溫度下生長YBCO的薄 膜。最近，披露了一種用于獲得TFA的酸肝前體的新方法，該方法 能夠在獲得高質(zhì)量的膜的同時(shí)減少加工膜所需的時(shí)間并增加前體 ;容液的《l定'〖生(X. Obradors, T. Puig， S. Ricart, N. Rom&， J.M. Moret6, A. Pomar, K. Zalamova, J. G&zquez and F. Sandiumenge, "Preparaci6n de precursores metalorgdnicos anhidros y uso para la deposici6n y crecimiento de capas y cintas superconductoras ，， ， 2005， Patent 200500749, Spain; N. Roma, S. Morlens, S. Ricart， K. Zalamova, J.M. Moret6， A. Pomar， T. Puig and X. Obradors, "Acid anhydrides: a simple route to highly pure organometallic solutions for superconducting films" ， 5"wpe尸cowt/. Scl 7fec/ wo/., 2006, 19， 521 )。 這 些前體已一皮廣泛用于獲得具有高晶體質(zhì)量和良好超導(dǎo)性能的膜和多層結(jié)構(gòu)(X. Obradors, T. Puig， A. Pomar， F. Sandiumenge， N. Mestres, M. Coll， A. Cavallaro， Roma, J. G&zquez， J.C. Gonzalez, O. Castafio, J. Gutierrez, A. Palau, K. Zalamova, S. Morlens, A. Hassini， M. Gibert, S. Ricart, J.M. Moret6, S. Pifiol, D. Isfort, J. Bock.， "Progress towards all chemical superconducting YBCO coated conductors" , Sw/ erco"(i. SW. rec/mo/., 2006， 19, SI3 )。
然而，目前外延超導(dǎo)涂覆導(dǎo)體領(lǐng)域中所需要的最重要的進(jìn)展是 開發(fā)用于在YBCO外延膜中產(chǎn)生嵌入式納米結(jié)構(gòu)的徹底革新的方 法。用于構(gòu)造這種新型納米復(fù)合外延超導(dǎo)涂覆導(dǎo)體的科學(xué)動(dòng)機(jī)在于 需要開發(fā)有效的渦禱:4苗定中心。支持;茲場中的強(qiáng)電流而不損失的超 導(dǎo)材料的容量受控于其捕獲非超導(dǎo)缺陷中的渦旋的能力。當(dāng)渦旋被 釋放并且由納米缺陷固定而終止時(shí)達(dá)到臨界電流密度Je 。如果實(shí)現(xiàn) 渦旋的有效錨定，就能夠開發(fā)高溫(60-77 K)和高f茲場強(qiáng)度(1-5 特)的電工4支術(shù)系統(tǒng)。理想的4苗定中心必須具有10-50 nm的直徑且 具有高密度，以使得被錨定的渦旋的核心的體積最大。然而，實(shí)現(xiàn) 缺陷的大范圍量級(jí)(long range order )并不是必需的。
因?yàn)槠浞浅Ｓ锌赡艹蔀槟軌蛉菀椎剞D(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)p漠生產(chǎn)高級(jí)納米結(jié) 構(gòu)材料的低成本方法。這種策略能夠?qū)崿F(xiàn)開發(fā)表現(xiàn)出新的或改進(jìn)的 功能性納米復(fù)合材料或納米結(jié)構(gòu)材料的完全新的思想。迄今為止， 僅在經(jīng)典的真空中利用光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)化。這些納 米結(jié)構(gòu)材料表現(xiàn)出非常引人注目的物理性質(zhì)，例如渦旋錨定現(xiàn)象。 然而，這些納米結(jié)構(gòu)化l支術(shù)由于其成本高而〗又限于小范圍。
基于金屬-有才幾物化學(xué)溶液的合成方法已經(jīng)表明對于制造具有 良好'l"生能的功能性氧^f匕物以及超導(dǎo)帶(superconducting tape)的薄 膜和多層膜的低成本技術(shù)的潛力，但對于獲得納米復(fù)合物體系該技 術(shù)還不能在實(shí)踐中應(yīng)用。最近，基于真空技術(shù)的薄膜沉積技術(shù)(燒蝕、激光濺射、蒸發(fā) 等)已經(jīng)表明它們能夠被用于獲得具有非超導(dǎo)第二相的超導(dǎo)納米復(fù)
合物(J丄.Macma畫畫Driscoll, S.R. Foltyn， Q.X. Jia, H. Wang, A. Serquis, L. Civale， B. Maiorov, M.P. Maley, and D. E. Peterson,
"Strongly enhanced current densities in superconducting coated conductors of YBa2Cu307—x + BaZr03，，，胸腦Ma,. 2004， 3， 439; A. Goyal, S. Kang, K.J. Leonard, P.M. Martin, A.A. Gapud, M. Varela, M. Paranthaman, A.O. Ijaduola, E.D. Specht， J.R. Thompson, D.K. Christen, S.J. Pennycook and F.A. List, "Irradiation-free, columnar defects comprised of self- assembled nanodots and nanorods resulting in strongly enhanced flux-pinning in YBa2Cu307-x films", Sw/ ercowd.
7fec/mo/. 2005, 18， 1533; Y. Yamada, K. Takahashi, H. Kobayashi, M. Konishi, T. Watanabe, A. Ibi, T. Muroga and S. Miyata T. Kato, T. Himyama， Y. Shiohara, "Epitaxial nanostructure and defects effective for pinning in (Y,RE)Ba2Cu307—x coated conductors" ， 4p/ /iW尸/ 拜'cs Ze股rs. 2005, 87， 132502)。該第二晶體相在有紋理的納米顆粒形式 中發(fā)生偏析并且能夠隨才幾分散或形成與膜垂直交叉的納米+奉
(nanorod)。這些納米結(jié)構(gòu)已在改善超導(dǎo)性能方面表現(xiàn)出了 一些成 功，尤其是對于臨界電流的改善，這取決于它們的納米級(jí)尺寸和它 們在YBCO超導(dǎo)基質(zhì)中是否能產(chǎn)生缺陷。這種改進(jìn)主要在》茲場取向 沿所產(chǎn)生的柱狀擊夾陷時(shí)產(chǎn)生。然而，盡管這些實(shí)-驗(yàn)已經(jīng)」提出了用于 獲得具有改進(jìn)性能的新型導(dǎo)體的改進(jìn)途徑，一f旦它們?nèi)圆荒芤腼@著 的改變(M.W. Rupich, T. Kodenkandath, N. Grafton, W. Zhang， X. Li,
"Oxide films with nanodot flux pinning centres" , US Patent 2005 /0159298 Al )。

發(fā)明內(nèi)容
簡要描迷本發(fā)明的一個(gè)目的是一種REBa2Cu307型(其中RE二稀土或名乙) 納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材料，下文中稱為本發(fā)明的超導(dǎo)材料，其特征在于結(jié) 構(gòu)包括
兩相
o主要基質(zhì)REBa2Cu307,
o第二相隨機(jī)分散于整個(gè)基質(zhì)中的BaZr03、 Ce02、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 La^NIxMnO" M=Ca, Sr， Ba )、 RE203和/或RE2Cu205,其深切改變超導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu)，
以及其結(jié)構(gòu)中具有密度在103-104缺陷/iim3范圍內(nèi)的納米缺 陷，佳j尋去夾陷之間的間隔^義有幾十nm，
以及由所產(chǎn)生的缺陷引起的臨界電流的各相異性的減少量"氐 于在沒有第二相存在的情況下制備的REBa2Cu307薄膜的值。
本發(fā)明的 一 個(gè)特定目的是 一 種由本發(fā)明的超導(dǎo)材并+和其上沉 積有該超導(dǎo)材料的基體構(gòu)成的系統(tǒng)。
本發(fā)明的 一 種特定實(shí)施方式是 一 種由本發(fā)明的超導(dǎo)材料和單 晶基體的硬膜(rigid film )的基體構(gòu)成的系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一特定實(shí)施方式是一種由本發(fā)明的超導(dǎo)材料和柔 性金屬帶基體構(gòu)成的系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是用于獲得REBa20i307型納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)氧 4b物薄層的方法，該方法包4舌以下步驟
a)制備前體三氟乙酸鹽溶液，
b )通過能夠均質(zhì)控制膜厚度的4壬何方法將該溶液沉積在基體
上，
c)通過在受控氣氛中熱處理而^f吏金屬-有才幾物前體分解，d)受控氣氛中在高溫下熱處理用于使超導(dǎo)層結(jié)晶化，
下文中將該方法稱為用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其中步 驟a)的前體溶液含有可變比例的^5咸金屬鹽、^成土金屬鹽、稀土金 屬鹽和/或過渡金屬鹽。
本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其 中在步驟a)中使用的堿金屬鹽、石咸土金屬鹽、稀土金屬鹽和/或過 渡金屬鹽是可溶于反應(yīng)介質(zhì)中從而避免形成沉淀的有機(jī)鹽如乙酸 鹽、三氟乙酸鹽、乙?；}(acetylacetonate )、 乙基己酸鹽、 或丙酸鹽。
本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其 中在步-驟a)中獲得RE、 Ba和Cu三氟乙酸鹽與Zr、 Ce、 Sn、 Ru、 La、 Sr和Ca的各種鹽的復(fù)合酸肝;容液。
本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其 中在步驟a)中使用溶解氧化物粉末的另一種有機(jī)酸的任何酸酐。
用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體方法的本發(fā)明的一種特定實(shí)施方式， 其中在步驟a)中4吏用三氟乙酸酐((CF3CO)20)和少量的三氟乙酸 (CF3COOH )(以體積計(jì)5% )作為反應(yīng)的催化劑。
本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明超導(dǎo)體的方法，其 中，在步驟a)中使用的金屬三氟乙酸鹽的溶液包括可變比例的金 屬(Ag、 Au)或金屬氧4匕物(BaZr03、 Ce02、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 LaLxMxMn03 (M=Ca、 Sr、 Ba)、 RE203)的納米顆斗立，其 中這些納米顆粒已通過利用氧化-還原反應(yīng)、沉淀并利用能夠與它們 的表面結(jié)合的表面活性劑、聚合物或有機(jī)物質(zhì)使其穩(wěn)定化從而防止 它們的團(tuán)聚制備而成。本發(fā)明的另一特定目的是獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其中在
步驟b )中使用的基體通過基于由金屬-有機(jī)物溶液生長的自組裝工 藝(auto-assembly process )予貞先》余覆有一層金屬氧4匕物(BaZr03、 Ce02、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 La"xMxMn03 ( M=Ca、 Sr、 Ba)、 RE203 )的納米顆?；虺练e預(yù)先合成的納米顆粒。
本發(fā)明的另 一 目的是本發(fā)明的超導(dǎo)材料在電子器件中的用途。
本發(fā)明的另一目的是本發(fā)明的超導(dǎo)材料在用于產(chǎn)生、輸送和分 配電功率的^f吏用的電氣系統(tǒng)、？文進(jìn)的i見有系統(tǒng)中的用途。
詳纟田描述
高溫和低磁場中超導(dǎo)材料的性能取決于它們有效錨定存在于 這些材料中的渦旋(磁通量)的能力，并且當(dāng)納米尺寸的非超導(dǎo)缺 陷致密且均勻分布時(shí)該方法是最適合的。能夠引起這種錨定渦旋的 有益效應(yīng)的晶體缺陷可以具有各種不同性質(zhì)，包括第二相的納米顆 粒、位錯(cuò)、堆垛層錯(cuò)(stacking fault )、非超導(dǎo)相的共生、晶界以及 殘留張力所有這些而？ 1起的。
超導(dǎo)材料中的臨界電流密度由于其晶體結(jié)構(gòu)通常而是各向異 性的，這耳又決于》茲場H相對于超導(dǎo)材并牛的晶軸線的耳又向。對于大多 數(shù)電子技術(shù)應(yīng)用來說，需要使各向異性最小化，因此開發(fā)如本發(fā)明
有巨大的實(shí)踐意義。
本發(fā)明涉及其結(jié)構(gòu)中具有高密度納米缺陷的超導(dǎo)材料膜，適合 用于幾乎各向同性地有效錨定渦S走，并且涉及用于有效地產(chǎn)生這種 缺陷結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是REBa2Cu307型的納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材料，其 中RE-稀土或釔，下文中稱為本發(fā)明的超導(dǎo)材料，其特征在于，結(jié) 構(gòu)包括
兩相
o主要基質(zhì)REBa2Cu307,
o第二相隨4幾分散于整個(gè)基質(zhì)中的BaZr03、 Ce02、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 LarxMxMnO" M=Ca, Sr, Ba )、 RE203和/或RE2Cu205,其深切改變超導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu)，
以及其結(jié)構(gòu)中具有密度在103-104缺陷/|111^范圍內(nèi)的納米缺 陷，佳J尋在失陷之間的間隔1義有幾十nm，
以及由所產(chǎn)生的缺陷引起的臨界電流的各相異性的減少J氐于 在沒有第二相存在的情況下制備的REBa2Cu307薄膜的j直。
納米缺陷被認(rèn)為是納米顆粒、位錯(cuò)、包圍堆垛缺陷的不全位錯(cuò)、 堆i呆在夾陷或晶界。事實(shí)上，這些材料的納米在夬陷之間的平均間隔可 以僅有幾十nm,從而使得超導(dǎo)渦旋沿著這些缺陷的整個(gè)長度連續(xù) 地錨定。這些缺陷的高密度使得當(dāng)施加高磁場時(shí)渦旋錨定方法的效 率提高了，其中它們的密度也提高了。
臨界電流各向異性值尤其取決于^茲場而4交少地取決于溫度。當(dāng) 磁場方向改變時(shí)，處于1T磁場中的本發(fā)明的超導(dǎo)材料表現(xiàn)出臨界 電流隨1.5-1.8的最大和最小之間的商(quotient)變化，其與沒有 第二相的REBa20i307薄膜所顯示的相比減少了 100%。
本發(fā)明的一個(gè)特定目的是一種由本發(fā)明的超導(dǎo)材料以及其上 沉積有該超導(dǎo)材料的基體構(gòu)成的系統(tǒng)。
本發(fā)明的 一 種特定實(shí)施方式是沉積在單晶基體的硬膜上的本 發(fā)明的超導(dǎo)材料。本發(fā)明的另 一特定實(shí)施方式是沉積在柔性金屬帶上的本發(fā)明 的超導(dǎo)材料。
本發(fā)明的另一目的是用于獲得納米結(jié)構(gòu)的REBa2Cu307型超導(dǎo) 氧4匕物薄層的方法，包4舌以下步驟
a) 制備前體三氟乙酸鹽溶液，
b) 通過能夠均勻控制膜厚度的任何方法將該溶液沉積在基體
上，
c) 通過在受控氣氛中熱處理而〗吏金屬-有才幾物前體分解，
d) 在受控氣氛中在高溫下熱處理使超高層結(jié)晶化，
下文中將該方法稱為用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其中步 驟a)的前體溶液含有可變比例的堿金屬鹽、^咸土金屬鹽、^希土金 屬鹽和/或過渡金屬鹽。
與專利申請PCT/ ES2005/070056中描述的方法相比，本發(fā)明與 其最根本的差別在于在前體中使用堿金屬鹽、堿土金屬鹽、稀土金 屬鹽和/或過渡金屬鹽。這些鹽4吏得在主要基質(zhì)REBa2Cu307中形成 第二相(BaZr03、 Ce03、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 LauxMxMnC^ (M=Ca、 Sr、 Ba)、 RE203、 RE2Cu205)在該材沖+的結(jié)構(gòu)中4是供高 密度納米結(jié)構(gòu)缺陷，卩吏有效錨定渦旋的能力增加。
本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其 中在步驟a)中使用的堿金屬鹽、堿土金屬鹽、稀土金屬鹽和/或過 渡金屬鹽是可溶于反應(yīng)介質(zhì)以防止形成沉淀的有機(jī)鹽，例如乙酸 鹽、三氟乙酸鹽、乙?；}、乙基己酸鹽或丙酸鹽。本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其
中在步-驟a)中獲4尋RE、 Ba和Cu三氟乙酸鹽與Zr、 Ce、 Sn、 Ru、 La、 Sr和Ca的各種鹽的復(fù)合酸酐溶液。
本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其 中在步驟a)中使用溶解氧化物粉末的另一種有機(jī)酸的任何酸酐。
用于獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體方法的本發(fā)明的 一 種特定實(shí)施方式， 其中在步備聚a)中4吏用三氟乙酸酐((CF3CO)20)和少量的三氟乙酸 (CF3COOH )(以體積計(jì)5% )作為反應(yīng)的催化劑。
步驟c)中用于熱處理的最高溫度的選擇是由所使用的基體以 及材泮牛中所需要的第二次要相(second minor phase )來確定的。熱 處理的這些條件還可以確定在超導(dǎo)體中產(chǎn)生適合的擊夬陷結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一特定目的是用于獲得本發(fā)明超導(dǎo)體的方法，其 中，在步驟a)中金屬三氟乙酸鹽的溶液與可變比例的金屬(Ag、 Au)或金屬氧4匕物(BaZr03、 Ce02、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 LaixMxMnOs ( M=Ca、 Sr、 Ba)、 RE203)的納米顆4立一起4吏用，其 中這些納米顆4立通過氧化-還原反應(yīng)、沉淀而制備并利用能夠與它們 的表面結(jié)合的表面活性劑、聚合物或有機(jī)物質(zhì)4吏其穩(wěn)定化,人而避免 它們的團(tuán)聚(油酸及其衍生物、十二烷基胺、PVP、 PEG、長《連巰 基化合物)。這些顆4立可以與金屬三氟乙酸鹽-容液中所4吏用的溶劑 相容的已知濃度的溶液的形式來制備。
本發(fā)明的另一特定目的是獲得本發(fā)明的超導(dǎo)體的方法，其中在 步驟b )中使用的基體通過基于由金屬-有機(jī)物溶液生長的自組裝工 藝而預(yù)先涂覆有一層金屬氧化物(BaZr03、 Ce02、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 La"MxMn03 (M=Ca、 Sr、 Ba)、 RE203)的納米顆?；虺?積預(yù)先合成的納米顆4立。這些納米顆4立可一皮用作4莫壽反并在其上;;冗積并分解在無水或部分水解條件下制備的金屬三氟乙S臾鹽溶液，引入 它們的目的在于使它們作為沉積在其上的超導(dǎo)層的缺陷成核中心。
氧化物或金屬的納米才莫^反的形成工藝類似于前述的那些步驟 (沉積、熱解以及生長)，但所需氧化物的金屬-有機(jī)物溶液的濃度
較小(0.003至0.02 M )，以使得它們僅能部分覆蓋基體。熱處理的 持續(xù)時(shí)間以及其發(fā)生的氣氛和溫度將決定所獲得的納米顆粒的尺 寸和形態(tài)。以納米顆沖立的形式生長的氧化物與相應(yīng)的基體之間的晶 格參數(shù)的差也是一個(gè)決定參數(shù)。形成納米顆粒的這種近似會(huì)引起外 延結(jié)構(gòu)具有良好確定的晶體耳又向。相反，之前合成的納米顆粒的耳又 向是隨才幾的。
在上文所描述的本發(fā)明的所有目的中，介紹了與通過適當(dāng)選擇 的組分和方法、有效錨定渦旋的REBa2Cu307基質(zhì)中的致密缺陷結(jié) 構(gòu)而產(chǎn)生的超導(dǎo)體的實(shí)際應(yīng)用有關(guān)的方面。在圖1和圖2中，透射 電子顯獨(dú)H竟圖4象示出了當(dāng)引入BaZr〇3納米顆4立時(shí)REBa2Cu307晶格 的非常無序。尤其是，當(dāng)納米顆粒本身以及各種類型的網(wǎng)格變形存 在時(shí)，例如共生和位一睹，會(huì)引起晶面的劇烈中斷。這種無序結(jié)構(gòu)的 成功產(chǎn)生決定了在強(qiáng)不茲場下超導(dǎo)材料性能的改進(jìn)。
超導(dǎo)性能的這種顯著改進(jìn)的原因解釋在于在REBa2Cu307基質(zhì) 中形成高濃度的缺陷(103-104擊夾陷/iim3)。這是由于第二納米顆粒 是隨機(jī)取向的，而與基質(zhì)沒有任何結(jié)晶學(xué)關(guān)系并因此具有高能量的 界面起到了產(chǎn)生缺陷的驅(qū)動(dòng)力的作用。第二相隨機(jī)分布的原因是其 形成早于REBa2Cu307的結(jié)晶化，并且隨后位于與基體界面之外所 有的這些均沒有任何原因根據(jù)特定結(jié)晶學(xué)取向而取向。這種特性區(qū) 別于前文中由通過兩相同時(shí)結(jié)晶化的真空沉積技術(shù)而制備的這里 所獲得的材料。因此，控制第二納米顆粒的尺寸尤其重要，其導(dǎo)致對所產(chǎn)生缺 陷的濃度的控制。而且，必須避免形成非超導(dǎo)相的過量體積(例如 具有樣i米尺寸或更大的沉淀或孔)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致阻斷電流回^各的 有害效應(yīng)并由此使電學(xué)性能下降。出于這種原因，保持所產(chǎn)生的缺 陷的納米尺寸是極其重要的。
最后，所述本發(fā)明目的的其他優(yōu)點(diǎn)是其^f吏臨界電流的各向異性 下降。這是由于所產(chǎn)生的缺陷具有各向同性的特性并且該結(jié)構(gòu)的角
分布以分層4裏嵌(layer mosaic )的方式增加。這種各向異性的下降 <吏得在基于本發(fā)明所述的新方法所制造的帶的超導(dǎo)線圈的i殳計(jì)具 有更大的靈活性。
本發(fā)明的另 一 目的是本發(fā)明的超導(dǎo)材料在電子器件中的用途。
本發(fā)明的另一目的是本發(fā)明的超導(dǎo)材料在用于產(chǎn)生、輸送和分 配電功率的4吏用的電氣系統(tǒng)、改進(jìn)的i見有系鄉(xiāng)克中的用途。


圖1.通過透射電子顯獨(dú)H竟^L察的具有以重量計(jì)5%的BaZr03 納米顆粒的YBa2Cu307層的4黃截面圖。
圖2.具有BaZr03納米顆粒的YBa2Cu307層的透射電子顯樣t鏡 照片，其中在YBa20i307基質(zhì)中能夠觀察到所產(chǎn)生的較大濃度的缺陷。
圖3. 65 K時(shí)的臨界電流作為垂直于YBa20i307參比層和具有 10 mol% BaZr03納米顆粒的YBa2Cu307層的基體而施加的不茲場的函數(shù)。圖4. 77 K時(shí)的臨界電流作為垂直于YBa2Cu307參比層和具有 10 mol% BaZr03納米顆粒的YBa2Cu307層的基體而施加的石茲場的函數(shù)。
圖5. 77K時(shí)的4丁4L力(pinning force )， FP=JCB 4乍為垂直于才示準(zhǔn) TFA-YBCA層和具有BZO納米顆粒的TFA-YBCO層的基體而施加 的；茲場的函數(shù)。通過對比，示出了 4.2K時(shí)NbTi常^見超導(dǎo)線的4丁扎 力的相關(guān)性。
圖6.熱解過程后的具有以重量計(jì)5 % BaZr03納米顆;粒的 YBa2Cu307層的光學(xué)顯獨(dú)t鏡圖像。
圖7.具有以重量計(jì)5 % BaZr03納米顆沖立的丫8&201307層的 X-射線書f射光i普e-2e。
圖8. 77 K時(shí)的臨界電流密度的角度相關(guān)性，其是使所施加的 石茲場與標(biāo)準(zhǔn)TFA-YBCO層和具有BZO納米顆沖立的TFA-YBCO層的 基體之間形成的角度的函數(shù)。
圖9.熱解過禾呈后的具有以重量計(jì)5 % Y203納米顆沖立的 YBa2Cu307層的光學(xué)顯微鏡圖像。
圖10.具有以重量計(jì)5 % 丫203納米顆粒的YBa2Cu30/層的X-射線書亍射光譜0-20。
圖11.熱解過禾呈后的具有以重量計(jì)5 % Gd203納米顆4立的 YBa2Cu307層的光學(xué)顯微鏡圖像。
圖12.含有以重量計(jì)5 % Gd203納米顆4立的YBa2Cu307層的
x-射線書亍射光i普e-2e。圖13.熱解過程后的含有以重量計(jì)5 % Au納米顆粒的 YB a2Cu307層的光學(xué)顯樣i鏡圖像。
圖14.含有以重量計(jì)5 % Au納米顆粒的YBa2di307層的掃描
電子顯微鏡圖像。
圖15.含有以重量計(jì)5 % Au納米顆粒的YBa2Cu307層的X-射
線衍射光譜e-2e。
圖16.由原子力顯微鏡獲得的自組裝的在單晶基體上生長的 Ce02的(a)納米點(diǎn)和(b)納米棒的原子力的圖像。
圖17.由YBCO (TEM)基質(zhì)中的BaZr03界面納米點(diǎn)引入的 缺陷。
圖18. 77K時(shí)作為在自組裝的納米模板上生長的YBCO的》茲場 的函數(shù)的臨界電流(紅色圓點(diǎn))。通過對比，示出了標(biāo)準(zhǔn)YBCO層 的結(jié)果(藍(lán)色圓點(diǎn))。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
以1.5 M的總金屬濃度制備50 ml Y、 Ba和Cu三氟乙酸鹽的 溶液(比例Y:Ba:Cu為1:2:3 )。為此，在250 ml圓底燒瓶中稱量8.334 g ( 0.0125摩爾)的商購YBa2Cu307，將燒并瓦連4妄于Dimroth冷凝器 (Dimroth refrigerant)并裝配》茲力4覺4半。向其中力口入25 ml新蒸4留 干燥的丙酮、22 ml的三氟乙酸酐(0.000156摩爾)(緩慢加入以防 止過熱)以及5ml三氟乙酸。將混合物在惰性氣氛中(Ar)力口熱至 50。C持續(xù)72小時(shí)。然后，將其冷卻至環(huán)境溫度并通過0.45 (^i過 濾器進(jìn)行過濾。利用旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器將得到的溶液在減壓下蒸發(fā)，首先在環(huán)境溫度下蒸發(fā)(2小時(shí))然后逐漸加熱至80。C，得到Y(jié)、 Ba 和Cu的三氟乙酸鹽。將所得固體的一部分溶解于丙酮中，并將其 余部分溶解于曱醇中，將兩種溶液在惰性氣氛中保存在密閉的管形 瓶中。
通過》走》余4支術(shù)一奪這種溶液;咒積、在尺寸為5 mmx5 mm,厚度為 0.5mm且定向(100)的單晶SrTi03基體上。然后實(shí)施熱解，包括: 有機(jī)材料的分解。為此，使用鋁制坩堝(將基體置于其中)，將其 引入直徑為23mm的石英管中，將其置于烘箱中。隨著烘箱的程序 以300°C/h的加熱斜坡速率加熱至最高溫度310 °C,保持30分鐘。 要求烘箱中為受控氣氛，即氧分壓為1巴，流速為0.051 1/min以及 水(蒸汽)壓為24 mbar。這種濕度是使氣體通過洗瓶而實(shí)現(xiàn)的， 該洗并瓦的下方內(nèi)部裝配有多孔^反以將氣體分成多個(gè)小股乂人而增加 氣體與水的接觸面積。在工藝的結(jié)尾，將樣品儲(chǔ)存在干燥器中。
從熱解層開始，施加熱處理以實(shí)現(xiàn)形成YBa2Cu307相。該才喿作 是在烘箱中完成的，其中施加快速溫度斜i皮(25°C/min)升高直至 達(dá)到790-815°C范圍內(nèi)的溫度。4呆持該溫度180分鐘(至少在干燥: 環(huán)境中保持30分鐘)，然后施加2.5°C/min的穩(wěn)定下降斜坡以達(dá)到 環(huán)境溫度。在這種情況下， -使用0.2mbar02分壓和7mbar的水壓。 氣體流速例如通過質(zhì)量流量計(jì)(來自Bronkhorst High-Tech )來控制 以實(shí)現(xiàn)范圍對于N2為0.012至0.6 1/min而對于02在0.006和0.03 1/min之間的混合。不用移除烘箱中的樣品，而是利用相同的干燥氣 氛將其氧化。將溫度升至450。C，在l巴的壓力下將氣體轉(zhuǎn)變?yōu)楦?燥02并保持該溫度90分鐘。然后以300 。C/h的速率降溫直至達(dá)到 環(huán)境溫度。得到的層的厚度范圍為約300-800 nm。
通過X-射線書亍射、SEM成^f象和在77 K測量臨界電流(Jc = 3.5 xl06A/cm2)來表征該樣品。作為參照值，確定作為在65K (圖3) 和75 K (圖4)時(shí)垂直施加于基體的》茲場的函數(shù)的臨界電流的關(guān)聯(lián)性。發(fā)現(xiàn)在H = 1 T時(shí)，65 K時(shí)的Jc = 0.45xl06 A/cm2。在65 K沒 有外加場時(shí)，Jc = 4.2xl06A/cm2。
利用所獲得的這些臨界電流的值計(jì)算77 K, FP(B) = JeB時(shí)的釘 扎力(圖5)。最后，確定當(dāng)；茲場從H〃c取向改變?yōu)镠〃ab時(shí)的臨界 電流Jc(e)的各向異性(圖8)。
實(shí)施例II
在具有隔月莫帽(septum cap )的瓶中，稱量21.3 mg的Ba(TFA)2 (5.9><10-6摩爾)和28.6 mg的Zr(acac)4 (5.9乂10-6摩爾)并加入2 ml如 實(shí)施例1中所制備的YBCO的曱醇溶液。將混合物在環(huán)境溫度下進(jìn) 行震蕩并通過0.45 |dm的過濾器進(jìn)行過濾。將制得到混合物中Ar 氣氛中保存。
進(jìn)行ICP分析，目的在于i正實(shí)最初的化學(xué)計(jì)量關(guān)系已經(jīng)發(fā)生改 變，所期望的鋇鹽和4告鹽的含量增加(5%)。
從含Y、 Ba和Cu的三氟乙酸鹽，含5%過量Ba和Zr鹽的溶 液開始，在與實(shí)施例1指出的相同條件下在SrTi03基體上進(jìn)行沉積。 在進(jìn)行如實(shí)施例I所述的熱解過程之后使沉積的樣品分解。通過光 學(xué)顯孩K竟來表征該熱解的樣品，以i正實(shí)其同質(zhì)性且無裂縫以及4且糙 度(圖6)。
乂人熱解的才羊品開始，實(shí)施如實(shí)施例I所述的熱處理以形成 YBa2Cu307和BaZr03相。得到的層的厚度范圍為200-800 nm。通 過掃描電子顯微鏡和X-射線衍射(圖7)來表征該樣品，其中觀察 到形成了 BaZr03納米顆粒。而且，通過透射電子顯樣史術(shù) 見察如此 形成的BaZr03納米顆粒并且觀察到在該納米顆粒周圍的YBCO基 質(zhì)中形成高密度的缺陷(圖1和圖2)。為了研究如此形成的BaZr03納米顆粒的影響，以及由其產(chǎn)生的缺陷，通過標(biāo)準(zhǔn)的四點(diǎn)」技術(shù)
(four-point technique )在65 K (圖3 )和77 K (圖4 )測量樣品的 輸送臨界電流。77 K時(shí)，在無外加磁場的情況下得到的值為Jc = 6.5xl06 A/cm2,而在垂直于基體的H = 1 T的石茲場中Jc = 2.2xl06 A/cm2。 65 K時(shí)，在無外力。f茲場的'清況下4尋到的〗直為Jc = 15><106 A/cm2，而在垂直于基體的H = 1 T的磁場中Jc = 6xl06A/cm2。得到 的臨界電流的這些值使得可以計(jì)算77 K時(shí)的釘扎力，F(xiàn)P(B) = JCB, 并將其與4.2 K時(shí)常規(guī)超導(dǎo)線(例如NbTi)的已知值相比較(圖5 )。 正如所觀察到的，所得的值比那些目前存在的值高得多，并且也優(yōu) 于低溫超導(dǎo)體。最終，測定了當(dāng)》茲場乂人HZ/c取向轉(zhuǎn)變?yōu)镠〃ab時(shí)的 臨界電流Je(e)的各向異性(圖8)。正如所觀察到的，具有取向的該 值的行為相當(dāng)平坦。具體地，最大值與最小值的比大約為1.5，而 常頭見工藝為6-7。
實(shí)施例III
乂人實(shí)施例I的Y、 Ba和Cu三氟乙酸鹽溶液開始，向其中加入 以重量計(jì)5%的三氟乙酸《乙，通過^走;余4支術(shù)將14 jal才羊品沉積在 LaA103基體(尺寸為5 mmx5 mm,厚度為0.5 mm且耳又向(100 )) 上。4姿照如實(shí)施例I所述的熱解過程^使沉積的^f品分解。用光學(xué)顯 微鏡來表征該熱解的樣品，以檢查其同質(zhì)性和沒有裂縫以及粗糙度 (圖9)。
乂人熱解層開始，施加熱處理以實(shí)現(xiàn)YBa2Cu307和丫203相的形 成。操作是在烘箱中進(jìn)行的，其中進(jìn)行快速升溫(25。C/min)直至 達(dá)到790-840。C。保持該溫度180分鐘(最后30分鐘在干燥條件下)， 然后以2.5°C/min的速率將溫度降至環(huán)境溫度。在這種情況下， <吏 用0.2 mbar的02分壓和7 mbar的水壓。氣體流量例如由質(zhì)量流量 計(jì)(4吏用Bronkhorst High-Tech的)控制以實(shí)現(xiàn)對于N2為0.012至 0.6 1/min而對于02在0.006和0.03 1/min之間的混合。不用從烘箱中移出樣品，而是利用相同的干燥氣氛將其氧化。將溫度升至
450。C,在1巴的壓力下將氣體轉(zhuǎn)變?yōu)楦稍?2并保持該溫度卯分 鐘。然后以300。C/h的速率穩(wěn)定降溫直至達(dá)到環(huán)境溫度。得到的層 的厚度為約275 nm。
通過掃描電子顯樣i鏡和X-射線衍射(圖10)來表征該樣品，
其中觀察到形成了 Y203納米顆粒。
實(shí)施例IV
乂人實(shí)施例I的Y、 Ba和Cu三氟乙酸鹽-容'液開始，向其中加入 以重量計(jì)5%的乙?；ㄟ^旋涂技術(shù)將14 樣品沉積在 SrTi03基體(尺寸為5 mmx5 mm，厚度0.5mm,且耳又向(100)) 上。^接照在如實(shí)施例I所述的熱解過程-使沉積的樣品分解。用光學(xué) 顯《鼓4竟來表征該熱解的樣品，以4企查其同質(zhì)性以及沒有裂縫和相4造 度(圖11 )。
乂人熱解的才羊品開始，進(jìn)4亍:^實(shí)施例I所述的熱處J里以形成 YBa20i307和Gd203相。所得層的厚度范圍為300-800 nm。通過掃 描電子顯微鏡和X-射線衍射(圖12)來表征該樣品，其中觀察到 形成了 Gd203納米顆粒。測量臨界電流以i正實(shí)其與；茲場的相關(guān)性在 納米復(fù)合材料中更為平滑。
實(shí)施例V
乂人實(shí)施例I的Y、 Ba和Cu三氟乙酸鹽溶液開始，向其中力口入 以重量計(jì)5%的HAuCU,通過旋涂技術(shù)將14 (al樣品沉積在LaA103 基體(尺寸為5 mmx5 mm,厚度為0.5 mm且耳又向(100 ))上。4安 照如實(shí)施例I所述的熱解過程-使沉積的沖羊品分解。用光學(xué)顯樣i4竟來表征該熱解的樣品，以4全查其同質(zhì)性以及沒有裂縫和粗糙度(圖
13)。
乂人熱角孕的才羊品開始，如實(shí)施例III中所述的進(jìn)4亍熱處理以形成 YBa2Cu307和Au相。通過掃描電子顯孩i4竟(圖14 )和X-射線書亍射 (圖15)來表征該樣品，其中觀察到形成了 Au納米顆粒。所得層 的厚度范圍為300-800 nm。
實(shí)施例VI
以摩爾比例為0至15%的Gd ， 0.02 M至0.003 M的濃度制備 Ce和Gd的丙酸鹽在異丙醇中的溶液。通過旋涂將14 ^tl樣品沉積 在SrTiCb和LaA103基體(取向(100))上。并且以1:1的化學(xué)計(jì) 量摩爾比來制備乙酸Ba和乙?；猌r的溶液。利用熱解工藝使 ;咒積、的才羊品分角罕，之后為在高溫(900-1000°C)下以可變的持續(xù)時(shí) 間(5-30分鐘)生長的工序。生長過程中的氣氛為02或Ar-5% H2 的混合物，升溫速度固定于。C/h。通過原子力顯微鏡來控制所得的 自組裝的納米結(jié)構(gòu)的形態(tài)和尺寸，圖16示出了一些典型實(shí)例。在 這些圖中，可以觀察到所產(chǎn)生的Ce^Gdx02氧化物的結(jié)構(gòu)的納米尺 寸，以及它們的形態(tài)(納米點(diǎn)和納米+奉)的顯著改變。這些基體構(gòu) 成了用于沉積具有改善性能的超導(dǎo)膜的優(yōu)異模板。
實(shí)施例VII
從實(shí)施例I的Y、 Ba和Cu的三氟乙S臾鹽開始，通過旋涂4支術(shù) 將14 pi樣品沉積在具有根據(jù)實(shí)施例VI獲得的自組裝納米結(jié)構(gòu)的 LaA103和SrTi03基體(尺寸為5 mmx5 mm，厚度為0.5 mm且耳又 向(100))上。按照如實(shí)施例I所述的熱解過程使沉積的樣品分解。 利用光學(xué)顯微鏡來表征該熱解的樣品，以檢查其是同質(zhì)性的以及沒 有裂縫和粗4造度。由熱解層開始，施加熱處理以實(shí)現(xiàn)YBa2Cu30"a的形成。該操作是在烘箱中進(jìn)行的，其中，實(shí)施迅速升溫(25。C/min) 直至達(dá)到790-840°C。保持該溫度180分鐘(最后30分鐘在干燥環(huán) 境中)，然后以2.5 。C/min的速率將樣品逐漸冷卻至環(huán)境溫度。在這 種情況下，4吏用0.2 mbar的02分壓和7 mbar的水(蒸汽)壓。氣 體流量由質(zhì)量流量計(jì)(來自Bronkhorst High-Tech )控制以;彈到對于 N2為0.012至0.6 1/min而對于02在0.006和0.03 1/min之間的混合。 不用從烘箱中移出樣品，而是利用相同的干燥氣氛將其氧化。將溫 度升至450。C，在1巴的壓力下將氣體轉(zhuǎn)變?yōu)楦稍?2并保持該溫度 90分鐘。然后以300。C/h的速率降溫直至達(dá)到環(huán)境溫度。；彈到的層 的厚度為約200-300 nm。
用掃描電子顯微鏡、X-射線衍射、透射電子顯微術(shù)來表征樣品， 并利用感應(yīng)或輸送技術(shù)來測量臨界電流。圖17示出了典型的TEM 圖像，該圖像示出了將缺陷引入到REBa2Cu307基質(zhì)中的BaZr03 納米顆沖立。圖18示出了在77K時(shí)兩個(gè)樣品中的臨界電流與；茲場的 相關(guān)性，其中一個(gè)在納米結(jié)構(gòu)的才羊品上生長，而另一個(gè)在正常才羊品 上生長。正如所觀察到的，由于向REBa20i307基質(zhì)中引入了缺陷， 在高》茲場下臨界電流增加。
權(quán)利要求
1.REBa2Cu3O7型的納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材料，其中RE＝稀土或釔，其特征在于結(jié)構(gòu)包括·兩相○主要基質(zhì)REBa2Cu3O7，○第二相隨機(jī)分散于整個(gè)所述基質(zhì)中的BaZrO3、CeO2、BaSnO3、BaCeO3、SrRuO3、La1-xMxMnO3(M＝Ca，Sr，Ba)、RE2O3和/或RE2Cu2O5，其深切改變超導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu)，·以及其結(jié)構(gòu)中具有的納米缺陷的密度在103-104缺陷/μm3范圍內(nèi)，使得所述缺陷之間的間隔僅有幾十nm，·以及由所產(chǎn)生的所述缺陷引起的臨界電流的各相異性的減少量，低于沒有第二相而制備的REBa2Cu3O7薄膜的值。
2. 由如4又利要求1所述的超導(dǎo)材料以及其上沉積有所述材津牛的 基體所形成的系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所使用的所述基體 為硬的單晶膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所4吏用的所述基體 為柔性金屬帶。
5. 用于獲得如權(quán)利要求1-4中所述的納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材料的方法， 包4舌以下步驟a)制備前體三氟乙酸鹽溶液，b )通過能夠均質(zhì)控制膜厚度的^f壬何方法將所述溶液沉積 在基體上，c) 通過在受控氣氛中熱處理而4吏金屬-有才幾物前體分解，d) 在受控氣氛中在高溫下熱處理以使超導(dǎo)層結(jié)晶化，其特征在于，步驟a)的所述前體溶液含有可變比例的減< 金屬、堿土金屬、稀土金屬和/或過渡金屬的鹽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟a)中使用的 堿金屬、堿土金屬、稀土金屬和/或過渡金屬的所述鹽為能夠 溶于反應(yīng)介質(zhì)中,人而防止形成沉淀的有才幾鹽，例如乙酸鹽、三 氟乙g臾鹽、乙?；}、乙基己g臾鹽、或丙S臾鹽。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟a)中獲得 RE、 Ba詳口 Cu三氟乙酉臾鹽與Zr、 Ce、 Sn、 Ru、 La、 Mn、 Sr和Ca的各種鹽的復(fù)合酸酐溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟a)中使用 對應(yīng)于溶解氧化物4分末的有機(jī)酸的任〗可酸酐。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在步驟a)中使用三氟乙 酸酐((CF3CO)20)和少量的三氟乙酸(CF3COOH)(以體積 計(jì)5% )作為反應(yīng)的催化劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在步驟a)中使用的金屬 三氟乙酸鹽的;容液具有可變比例的金屬或金屬氧化物納米顆 粒，其中這些納米顆粒是通過利用氧化-還原反應(yīng)、沉淀并利 用能夠與它們的表面結(jié)合的表面活性劑、聚合物或有機(jī)物質(zhì)使 其穩(wěn)定化從而避免它們的團(tuán)聚而制備的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4-9所述的方法，其中，在步驟b)中使用的所 述基體通過基于從金屬-有機(jī)物溶液生長的自組裝工藝而預(yù)先 涂覆有金屬氧化物(BaZr03、 Ce02、 BaSn03、 BaCe03、 SrRu03、 La^MxMnOs (M=Ca、 Sr、 Ba)、 RE203 )的納米顆粒的層或 沉積預(yù)先合成的納米顆粒。
12. 才艮據(jù)權(quán)利要求1-4所述的納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材一牛在電子器件中的 用途。
13. 才艮據(jù)4又利要求1-4所述的納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材一牛在電力系統(tǒng)中的 用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種REBa₂Cu₃O₇型的納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)材料，其中RE＝稀土或釔，該材料包含兩相，主要基質(zhì)REBa₂Cu₃O₇和第二相BaZrO₃、CeO₂、BaSnO₃、BaCeO₃、SrRuO₃、La_1-xM_xMnO₃(M＝Ca、Sr、Ba)、RE₂O₃和/或RE₂Cu₂O₅。第二相以提供高密度納米缺陷的方式隨機(jī)分布在基質(zhì)中，從而由于有效地錨定了渦旋而使容量增加。本發(fā)明的另一目的是提供生產(chǎn)這種超導(dǎo)材料的方法。
文檔編號(hào)C01G3/00GK101606249SQ200780050739
公開日2009年12月16日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者哈維爾·奧夫拉多爾斯貝倫格爾, 安娜·略爾德斯希爾, 特雷莎·普伊赫莫利納, 納爾奇斯·梅斯特雷斯安德魯, 蘇珊娜·里卡特米羅, 諾伊斯·羅馬布伊雷烏, 豪梅·加斯克斯阿拉瓦爾特, 費(fèi)利普·尚迪烏門格奧爾蒂斯, 阿爾貝托·波馬爾巴爾韋托, 霍夫雷·古鐵雷斯羅約, 馬爾塔·希韋特古鐵雷斯 申請人:西班牙高等科研理事會(huì)