涂層導(dǎo)體用釔、鋯摻雜的氧化鈰緩沖層的制備及其性能研究.pdf

1、第二代高溫超導(dǎo)帶材—YBa2Cu3O7-δ（YBCO）涂層導(dǎo)體以其在高磁場下優(yōu)越的載流性能而備受關(guān)注。緩沖層作為其中不可缺少的一部分，對(duì)其性能的影響起著決定性作用。目前，傳統(tǒng)緩沖層主要采用種子層、阻擋層、模板層的多層膜組成的疊層結(jié)構(gòu)，其制備工藝十分復(fù)雜，極大地限制了涂層導(dǎo)體規(guī)模化應(yīng)用。因此尋找一種既可以有效阻擋Ni與YBCO之間互擴(kuò)散，又可以為YBCO提供雙軸織構(gòu)生長模板的單緩沖層材料成為研究學(xué)者們共同追逐的目標(biāo)。鑒于CeO2具良好的熱

2、穩(wěn)定性，且與YBCO晶格失配度較小，因此本課題擬采用Sol-gel法制備Zr4+摻雜和Y3+、Zr4+共摻雜的CeO2單緩沖層薄膜。
　　首先，以無機(jī)鹽硝酸鈰、硝酸釔和氧氯化鋯為原料合成了性能穩(wěn)定的Zr4+摻雜和Y3+、Zr4+共摻雜的CeO2溶膠。采用溶膠-凝膠法在Y0.2Zr0.8Oδ（YSZ）單晶襯底上外延生長出了（l00）取向的Ce1-xZrxO2（CZO）和Ce1-x(Y0.2Zr0.8)xOδ（CYZO）緩沖層薄膜，并

3、在其上成功制備出了具有良好c軸外延取向的YBCO超導(dǎo)薄膜，這為CZO、CYZO作為NiW基涂層導(dǎo)體的緩沖層應(yīng)用提供了可行性。此外，還研究發(fā)現(xiàn)在YSZ襯底上制備的梯度式緩沖層相比于非梯度式更有利于生長出雙軸織構(gòu)和超導(dǎo)性更好的YBCO薄膜；在Y3+、Zr4+共摻雜的CeO2與單一Zr4+摻雜的CeO2緩沖層上制備的YBCO薄膜的超導(dǎo)性能沒有太大差別。
　　其次，通過研究熱處理溫度、保溫時(shí)間、是否烘干及溶膠濃度等工藝參數(shù)，最終以金屬離子

4、總濃度為0.3 mol/L的溶膠為前驅(qū)液制備了凝膠膜，經(jīng)烘干（180℃保溫20 min）處理后，通入保護(hù)性氣氛（Ar+4％H2混合氣），升溫至1050℃保溫60 min的工藝，在NiW襯底上制備出了具有高度（200）擇優(yōu)取向的CZO、CYZO緩沖層薄膜。
　　最后，通過研究摻雜比例對(duì)NiW襯底上緩沖層性能的影響，發(fā)現(xiàn)在CZO和CYZO緩沖層中，當(dāng)Ce4+的含量大于0.4時(shí)，其取向度均大于96%，Ce4+的含量小于等于0.5時(shí)，其取