專利名稱：一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的ybco超導(dǎo)膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高溫超導(dǎo)膜，特別涉及一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導(dǎo)膜。
背景技術(shù)：
年，朱經(jīng)武小組發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度突破液氮的“溫度壁壘”(77K)的釔鋇銅氧超導(dǎo)體，從此在世界范圍內(nèi)掀起了研究高溫超導(dǎo)電性的熱潮。YBa2Cu307-x (YBCO)是高溫超導(dǎo)體的典型代表，由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，即在77K的液氮溫區(qū)下，有著較高的不可逆場(chǎng)(7T)，高的載流能力(O. flOMA/cm2)，低的交流損耗等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就引起了科學(xué)家對(duì)其研究的極大興趣，YBCO的商業(yè)化也必將給電力系統(tǒng)帶來(lái)革命化的進(jìn)展。BiSrCaCuO (BSCCO)在
20世紀(jì)90年代末期實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，被稱作第一代超導(dǎo)帶材。但是由于Bi系超導(dǎo)材料的不可逆場(chǎng)僅為O. 2T (77K)，外場(chǎng)的應(yīng)用條件要求非常嚴(yán)格，一旦在稍微強(qiáng)的磁場(chǎng)環(huán)境下應(yīng)用就面臨著失超的危險(xiǎn)，更為關(guān)鍵的是制備BSCCO超導(dǎo)帶材的方法是銀套管(PIT)法，材料的成本昂貴，這限制了它的大范圍應(yīng)用。YBCO超導(dǎo)帶材被稱為第二代超導(dǎo)帶材，與第一代超導(dǎo)帶材相比，YBCO高溫超導(dǎo)材料具有更高的不可逆場(chǎng)，其低溫的高場(chǎng)性能更好，并且在制備的過(guò)程中不使用貴金屬，具有較低的理論價(jià)格，鉍系BSCCO的最低理論價(jià)格為50美元/千安米，而釔系YBCO可下降為15美元/千安米，更具商業(yè)化前景。 近年來(lái)，科學(xué)家們投入大量的人力、物力、財(cái)力在YBCO涂層導(dǎo)體的研究工作上，取得一系列可喜的進(jìn)展，人們對(duì)其商業(yè)化的目標(biāo)也變得愈加迫切。目前美國(guó)超導(dǎo)公司制備的二代超導(dǎo)帶材的臨界電流可以達(dá)到250A/cm，但是由于超導(dǎo)磁體，電機(jī)，變壓器和輸電電纜等需要較聞的載流能力，如何能夠有效的提聞YBCO超導(dǎo)帶材整體的載流能力從而提聞提高性價(jià)比才能滿足廣泛的需求。YBCO作為涂層導(dǎo)體能夠在強(qiáng)電領(lǐng)域應(yīng)用主要是由于它具有能夠負(fù)載電流且不損耗的特性。對(duì)超導(dǎo)帶材來(lái)說(shuō)，在臨界電流密度(Jc)保持不變?cè)黾铀暮穸纫簿吞岣吡怂妮d流能力。因此，如何制備具有高臨界電流密度的厚膜就成為當(dāng)前YBCO高溫超導(dǎo)涂層應(yīng)用過(guò)程中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室T. Haugan研究小組在Nature上報(bào)道了脈沖激光沉積(PLD)法，該方法采用兩個(gè)不同的靶交替沉積YBCO薄膜和非超導(dǎo)相Y2BaCu05 (211)。沉積的“211”納米顆粒尺寸為O. 5^1. 5 nm，密度為5飛X 1011/cm2。這些高密度的點(diǎn)缺陷起到了磁通釘扎的作用，使得臨界電流密度由純YBCO薄膜的2-3MA/cm2提高到4MA/cm2以上。他們最終通過(guò)用多層膜疊加的方式制備了高性能的YBCO涂層，提高了其載流能力。盡管美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室采用脈沖激光沉積法(PLD)通過(guò)多層疊加的方式制備了 YBCO厚膜，但是該法采用的脈沖激光沉積需要昂貴的真空系統(tǒng)，沉積速率比較低，工藝比較復(fù)雜、成本很高。目前國(guó)內(nèi)只有中國(guó)專利CN 101719399 A提及了厚膜的制備。該專利采用化學(xué)溶液法用丙烯酸銅代替三氟乙酸銅，并且在前驅(qū)液中添加乙二醇胺制備了厚度為I微米的YBCO厚膜。盡管該專利制備了 YBCO厚膜，但厚度僅為I個(gè)微米，對(duì)提高YBCO涂層的載流能力有限。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中制備的YBCO超導(dǎo)薄膜載流能力較弱的缺點(diǎn)，提供一種具有高載流能力的一種多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導(dǎo)膜。[0006]為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu) YBCO超導(dǎo)膜，其特征在于，其包括在基體上交替沉積YBCO膜和BaTiO3膜，即在基體上沉積的第一層為YBCO膜，第二層為BaTiO3膜，第三層為YBCO膜，第四層為BaTiO3膜，第五層為 YBCO膜，第六層為BaTiO3膜，第七層為YBCO膜。[0007]優(yōu)選地，所述YBCO超導(dǎo)膜厚度達(dá)到1. 5-1. 8微米。[0008]優(yōu)選地，所述基片為鋁酸鑭、鈦酸鍶或氧化鎂單晶基片。[0009]一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)YBCO超導(dǎo)膜的制備方法，包括如下步驟[0010](I) YBCO前驅(qū)溶液的配置[0011]A.按照 Y Ba Cu=l. 5 :2 :3 的摩爾比將 Y (CH3COO) 3、Ba (CH3COO) 2 Cu (CH3COO) 2 三種粉末混合，溶于含三氟乙酸的去離子水中，配成溶液，其中溶質(zhì)與溶劑的摩爾比為1: 100 ;攪拌均勻再蒸除溶劑得到凝膠；[0012]B.將凝膠加入甲醇中，凝膠與甲醇的摩爾比為1:50，攪拌后，蒸除溶劑，去除雜質(zhì)，得到純凈的凝膠；[0013]C.將制得的純凈凝膠加入到甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為1. 5-3. O mo I/L 的前驅(qū)液；[0014](2)薄膜涂覆1:將步驟(I)制成的前驅(qū)液采用旋涂或提拉方法涂覆在基片上；[0015](3)低溫預(yù)燒將涂覆好的基片置于高溫管式石英爐中，在300°C -500°C溫度下進(jìn)行10 h的低溫?zé)崽幚恚纸馊宜猁}，升溫速率為40°C /h ；[0016](4)高溫?zé)Y(jié)1:將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的基片置于750°C _850°C的高溫下熱處理 2-4 h，生成四方相YBCO膜，升溫速度為400°C /h ；[0017]其特征在于，所述步驟(4)后，還包括如下步驟[0018]步驟(5)薄膜涂覆I1:將乙酰丙酮鈦和乙酸鋇室溫下溶于甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為O. Γ0. 5mol/L的前驅(qū)液，將該前驅(qū)液旋涂在經(jīng)過(guò)燒結(jié)的YBCO薄膜上；[0019]步驟(6)高溫?zé)Y(jié)I1:將步驟(5)處理的樣品置于600°C _650°C的高溫下熱處理 1-2 h，生成BaTiO3膜，升溫速度為400°C /h;[0020]步驟(7)在處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO 膜共4次和BaTiO3膜共3次，最后在氧氣氛圍中進(jìn)行熱處理，制備出結(jié)構(gòu)為YBCO/ BaTiO3/ YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0 七層，厚度為1. 5 微米的 YBCO 超導(dǎo)厚膜。[0021]優(yōu)選地，步驟(2) 中所述基片為鋁酸鑭、鈦酸鍶或氧化鎂單晶基片。[0022]優(yōu)選地，所述步驟(4)高溫?zé)Y(jié)I和(6)高溫?zé)Y(jié)II是在濕潤(rùn)的氧氣和氬氣混合氣氛下進(jìn)行。[0023]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本實(shí)用新型的具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)膜的優(yōu)點(diǎn)是[0024]1.本實(shí)用新型在三氟乙酸鹽-金屬有機(jī)沉積YBCO膜的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)溶液法制備超薄的具有外延結(jié)構(gòu)的BaTiO3膜，這層BaTiO3薄膜不僅能起到傳遞雙軸織構(gòu)的作用， 還能作為YBCO膜有效釘扎中心，并且還能松弛YBCO厚膜中的應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂紋。[0025]本實(shí)用新型采用全化學(xué)溶液法在基體上交替沉積YBCO膜和BaTiO3膜的多層膜，特別是 YBCO/ BaTiO3/ YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0 七層膜，厚度達(dá)到1. 5 微米的YBCO超導(dǎo)膜。該YBCO厚膜臨界電流密度沒(méi)有迅速衰減，在零場(chǎng)下臨界電流密度達(dá)到4. OMA/cm2，大大提高了 YBCO厚膜的載流能力，降低了涂層導(dǎo)體的生產(chǎn)成本，拓寬了 YBCO涂層導(dǎo)體的應(yīng)用范圍。

圖1是實(shí)施例1制備的YBCO厚膜的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；圖2是實(shí)施例2制備的YBCO厚膜的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；圖3是實(shí)施例3制備的YBCO厚膜X射線衍射(102)極圖；圖4是實(shí)施例4制備的YBCO厚膜的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；圖5是實(shí)施例4制備的YBCO厚膜X射線衍射(102)極圖。
具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不限于限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例1( I) YBCO前驅(qū)溶液的配置A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為0.005 mol、0. 01 mol和O. 015 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含10mol%的三氟乙酸的IOOml去離子水中配成溶液；經(jīng)磁力攪拌器攪拌I h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；B.將30 mL的甲醇加入上述凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌O. 5 h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進(jìn)一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；C.將步驟B制得的凝膠加入到20 ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為1. 5 mol/L的前驅(qū)液；(2)薄膜涂覆1:將步驟(I)制得的前驅(qū)液以1500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在鈦酸鍶單晶基片上，旋涂時(shí)間為90 S。(3)低溫預(yù)燒將涂覆好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進(jìn)行低溫?zé)崽幚砗透邷責(zé)崽幚?，最后得到四方相的YBCO膜。所述的低溫?zé)崽幚硎菨駶?rùn)的氧氣條件下進(jìn)行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為100 hPa，從室溫平均以40V /h的升溫速率升溫至300°C，然后再爐冷卻至室溫。低溫?zé)崽幚淼哪康氖欠纸馊宜猁}，形成無(wú)定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)。整個(gè)分解時(shí)間約為10 h。(4)高溫?zé)Y(jié)1:高溫?zé)崽幚硎窃跐駶?rùn)的氧氣和氬氣混合氣氛下進(jìn)行，把500 sccm含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為160 hPa,先是以400°C /h的升溫速率升至最高溫750 °C，在750°C保溫2h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 °C/h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜。[0041](5)薄膜涂覆I1:將O. OOOlmol的乙酰丙酮鈦和O. OOOlmol乙酸鋇于室溫溶于10 mL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為O. lmol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以1500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過(guò)燒結(jié)的YBCO薄膜上；(6)高溫?zé)Y(jié)I1:將經(jīng)過(guò)步驟(5)處理的樣品置于600 1的高溫下熱處理I h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400 V /h;(7)在處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜和881103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進(jìn)行500°C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/ YBCO/BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0七層厚度為1. 5微米的YBCO超導(dǎo)厚膜。用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)該樣品進(jìn)行了表面形貌觀察，YBCO厚膜表面平整、致密，沒(méi)有裂紋，如圖1所示。實(shí)施例2( I) YBCO前驅(qū)溶液的配置A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為O. 01 mol,O. 02 mol和O. 03 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含20mol%的三氟乙酸的200ml去離子水中配成溶液；將溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌2 h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；B.將60 mL的甲醇加入制得的凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌I h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進(jìn)一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；C.將制得的純凈凝膠加入到30 ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為2 mol/L的前驅(qū)液；(2)薄膜涂覆1:將步驟(I)制得的前驅(qū)液以3000轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在鋁酸鑭單晶基片上，旋涂時(shí)間為9 0 s;(3)低溫預(yù)燒涂敷好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進(jìn)行低溫?zé)崽幚砗透邷責(zé)崽幚?，最后得到四方相的YBCO膜；低溫?zé)崽幚硎菨駶?rùn)的氧氣條件下進(jìn)行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為130 hPa，從室溫平均以40 0C /h的升溫速率升溫至400 V，然后再爐冷卻至室溫。低溫?zé)崽幚淼哪康氖欠纸馊宜猁}，形成無(wú)定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)。整個(gè)分解時(shí)間約為10 h。(4)高溫?zé)Y(jié)1:高溫?zé)崽幚硎窃跐駶?rùn)的氧氣和氬氣混合氣氛下進(jìn)行，把500 sccm含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為200 hPa,先是以400 V /h的升溫速率升至最高溫800 V，在800 °C保溫3h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 °C/h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜。(5)薄膜涂覆I1:將0. 00025mol的乙酰丙酮鈦和0. 00025mol乙酸鋇于室溫溶于10 mL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為0. 25mol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以3000轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過(guò)步驟(4)燒結(jié)的YBCO薄膜上；(6)高溫?zé)Y(jié)I1:將經(jīng)過(guò)處理的樣品置于625°C的高溫下熱處理1.5 h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400°C /h;(7)在經(jīng)過(guò)處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜和8&1103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進(jìn)行500 °C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0七層厚度為1. 5微米的YBCO超導(dǎo)厚膜。用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)該樣品進(jìn)行了表面形貌觀察，YBCO厚膜表面平整、致密，沒(méi)有裂紋，如圖2所示。[0057]實(shí)施例3[0058]( I) YBCO前驅(qū)溶液的配置[0059]A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為O. 015 mol、0. 03 mol和O. 045 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含30mol%的三氟乙酸的300ml去離子水中配成溶液；溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌3 h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；[0060]B.將90 mL的甲醇加入制得的凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌1. 5 h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進(jìn)一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；[0061]C.將制得的純凈凝膠加入到30 ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為3. O mo I/L的前驅(qū)液；[0062](2)將制得的前驅(qū)液以4500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在氧化鎂單晶基片上，旋涂時(shí)間為 90 s;[0063](3)涂敷好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進(jìn)行低溫?zé)崽幚砗透邷責(zé)崽幚?，最后得到四方相的YBCO膜；[0064]低溫?zé)崽幚硎菨駶?rùn)的氧氣條件下進(jìn)行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為160 hPa，從室溫平均以40 0C /h的升溫速率升溫至500°C，然后再爐冷卻至室溫。低溫?zé)崽幚淼哪康氖欠纸馊宜猁}，形成無(wú)定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)，整個(gè)分解時(shí)間約為10 h;[0065](4)高溫?zé)崽幚硎窃跐駶?rùn)的氧氣和氬氣混合氣氛下進(jìn)行，把500 sccm含有500 ppm 氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為240 hPa,先是以400 °C/h的升溫速率升至最高溫850 °C，在850 °C保溫4h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 °C/h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜。[0066](5)薄膜涂覆I1:將O. 0005mol的乙酰丙酮鈦和O. 0005mol乙酸鋇于室溫溶于10 HiL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為O. 5mol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以 4500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過(guò)步驟(6)燒結(jié)的YBCO薄膜上；[0067](6)將經(jīng)過(guò)處理的樣品置于650°C的高溫下熱處理2 h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400 0C /h;[0068](7)在經(jīng)過(guò)處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO 膜和8&1103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進(jìn)行500°C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/ YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0 七層厚度為1. 5 微米的 YBCO 超導(dǎo)厚膜。用在 Philips XjPert型X射線衍射儀對(duì)樣品進(jìn)行了 YBCO薄膜的(102)面的極圖分析，如圖3所示。從圖中可以看出，制備的YBCO薄膜YBCO(OOl)面呈同心圓環(huán)狀分布，四個(gè)明顯的、沒(méi)有任何衛(wèi)星點(diǎn)或?qū)捇F(xiàn)象的斑點(diǎn)為YBCO的(001)的衍射峰，表明YBCO薄膜完全呈c軸取向。從 (102)極圖分析可知，YBCO薄膜沒(méi)有a軸晶粒，完全呈c軸取向。[0069]實(shí)施例4[0070]( I) YBCO前驅(qū)溶液的配置[0071]A.稱取乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅分別為0. 01 mol、0. 02 mol和0. 03 mol，將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合后溶于含20mol%的三氟乙酸的200ml去離子水中配成溶液；制得的溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌2 h后，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得到凝膠；B.將60 mL的甲醇加入制得的凝膠中，再經(jīng)磁力攪拌器攪拌I h后再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑以進(jìn)一步去除水分等雜質(zhì)而得到非常純凈的凝膠；C.將制得的純凈凝膠加入到30 ml甲醇中，制成Y、Ba和Cu三種金屬總離子濃度為2 mol/L的前驅(qū)液；(2)薄膜涂覆1:將步驟(I)的前驅(qū)液以lOcm/min的提拉速度涂覆在鋁酸鑭單晶基片上；(3)低溫預(yù)燒涂敷好的基片放在石英舟里送入高溫管式石英爐里進(jìn)行低溫?zé)崽幚砗透邷責(zé)崽幚?，最后得到四方相的YBCO膜；
低溫?zé)崽幚硎菨駶?rùn)的氧氣條件下進(jìn)行，是將500 sccm的氧氣經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為130 hPa，從室溫平均以40 0C /h的升溫速率升溫至400°C，然后再爐冷卻至室溫。低溫?zé)崽幚淼哪康氖欠纸馊宜猁}，形成無(wú)定型的前驅(qū)膜并排出有害的殘余物質(zhì)。整個(gè)分解時(shí)間約為10 h。(4)高溫?zé)Y(jié)1:高溫?zé)崽幚硎窃跐駶?rùn)的氧氣和氬氣混合氣氛下進(jìn)行，把500 sccm含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體經(jīng)過(guò)裝有蒸餾水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為200 hPa,先是以400 °C/h的升溫速率升至最高溫800 °C，在800 V保溫3h后直接通入含有500 ppm氧氣的氬氣混合氣體，然后以100 °C/h降溫至室溫，得到四方相的YBCO膜；(5)薄膜涂覆I1:將O. 00025mol的乙酰丙酮鈦和O. 00025mol乙酸鋇于室溫溶于10 mL的甲醇中，配制得到金屬鈦離子和鋇離子濃度均為O. 25mol/L的前驅(qū)液；將該前驅(qū)液以3000轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在經(jīng)過(guò)燒結(jié)的YBCO薄膜上；(6)高溫?zé)Y(jié)I1:將經(jīng)過(guò)處理的樣品置于625 1的高溫下熱處理1.5 h，生成BaTiO3膜；此步驟的升溫速度為400 V /h;(7)在經(jīng)過(guò)處理的樣品上依次按照步驟(2)- (4)和步驟(5)- (6)交替沉積YBCO膜和8&1103膜，最后在500sccm氧氣氛圍中進(jìn)行500 °C熱處理lh，制備出YBCO/ BaTiO3/YBCO/ BaTiO3 /YBCO/ BaTi03/YBC0七層厚度為1. 5微米的YBCO超導(dǎo)厚膜。用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)該樣品進(jìn)行了表面形貌觀察，YBCO厚膜表面平整、致密，沒(méi)有裂紋，如圖4所示。采用Philips X’Pert型X射線衍射儀對(duì)樣品進(jìn)行了 YBCO薄膜的(102)面的極圖分析，如圖5所示。從圖中可以看出，制備的YBCO薄膜YBCO(OOl)面呈同心圓環(huán)狀分布，四個(gè)明顯的、沒(méi)有任何衛(wèi)星點(diǎn)或?qū)捇F(xiàn)象的斑點(diǎn)為YBCO的(001)的衍射峰，表明YBCO薄膜完全呈c軸取向。從(102)極圖分析可知，YBCO薄膜沒(méi)有a軸晶粒，完全呈c軸取向。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導(dǎo)膜，其特征在于，其包括在基體上交替沉積YBCO膜和BaTiO3膜，即在基體上沉積的第一層為YBCO膜，第二層為BaTiO3膜，第三層為YBCO膜，第四層為BaTiO3膜，第五層為YBCO膜，第六層為BaTiO3膜，第七層為YBCO膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的YBCO超導(dǎo)膜，其特征在于，所述YBCO超導(dǎo)膜厚度達(dá)到1. 5-1. 8 微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的YBCO超導(dǎo)膜，其特征在于，所述基片為鋁酸鑭、鈦酸鍶或氧化鎂單晶基片。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的YBCO超導(dǎo)膜，其包括在基體上交替沉積YBCO膜和BaTiO3膜，即在基體上沉積的第一層為YBCO膜，第二層為BaTiO3膜，第三層為YBCO膜，第四層為BaTiO3膜，第五層為YBCO膜，第六層為BaTiO3膜，第七層為YBCO膜。該YBCO厚膜臨界電流密度沒(méi)有迅速衰減，在零場(chǎng)下臨界電流密度達(dá)到4.0MA/cm2，大大提高了YBCO厚膜的載流能力，降低了涂層導(dǎo)體的生產(chǎn)成本，拓寬了YBCO涂層導(dǎo)體的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)H01L39/12GK202871869SQ201220566100
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者蔡淵, 賀昱旻, 周莉, 艾青, 程鵬, 古宏偉, 丁發(fā)柱 申請(qǐng)人:蘇州新材料研究所有限公司