YBCO涂層導(dǎo)體用YSZ阻擋層的快速制備研究.pdf

1、釔系第二代高溫超導(dǎo)帶材因具有臨界電流密度高、價格低廉、不可逆場高等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以備受各國科學(xué)家關(guān)注，成為近年來尖端科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著YBCO長帶材逐漸產(chǎn)業(yè)化，對其過渡層長度和制備速度的要求也越來越高。本文基于直流磁控濺射法研究了沉積有 Y2O3種子層的鎳鎢合金(Ni-5at.％W)基帶上YSZ阻擋層薄膜的快速制備工藝。此后在不同溫度下快速制備的YSZ阻擋層的上制備了CeO2模板層層薄膜和YBCO超導(dǎo)層薄膜，研究了YSZ薄膜織構(gòu)和表

2、面形貌對以上兩層薄膜的影響。主要包括以下三方面研究：
　　1.在本實(shí)驗(yàn)室條件下尋找YSZ阻擋層薄膜的最優(yōu)溫度工藝參數(shù)。研究該生長溫度下YSZ薄膜相對于Y2O3種子層薄膜的優(yōu)化，包括無雜峰的外延生長、更窄的面內(nèi)面外半高寬。制備出最優(yōu)生長溫度下的YSZ阻擋層薄膜呈完全外延生長，面外半高寬3.23°,面內(nèi)半高寬6.3°,表面均方根粗糙度4.32nm。
　　2.以不同卷繞速度快速制備了YSZ阻擋層薄膜，分析得出在更快速制備過程中，Y

3、SZ阻擋層薄膜質(zhì)量得到提升，但是薄膜厚度相應(yīng)減少。其中以7m/h的卷繞速度制備出的帶材，面外半高寬3.4°,面內(nèi)半高寬5.8°,均方根粗糙度2.8nm。之后采用實(shí)驗(yàn)室的直流磁控濺射系統(tǒng)在一米長的基帶上試制出均勻性良好、薄膜質(zhì)量高的YSZ阻擋層。
　　3.研究了快速制備的YSZ阻擋層薄膜的質(zhì)量對CeO2模板層薄膜和YBCO超導(dǎo)層薄膜的影響。實(shí)驗(yàn)證明結(jié)構(gòu)更好的 YSZ阻擋層薄膜上沉積的 CeO2模板層薄膜質(zhì)量更好。在700℃的生長溫度

4、下制備的YSZ阻擋層薄膜所對應(yīng)的CeO2模板層薄膜呈純c軸取向，面外半高寬為3.9°,面內(nèi)φ掃描四個峰半高寬在5.8°和6.7°之間波動，表面均方根粗糙度2.4nm。該生長溫度下的YSZ薄膜所對應(yīng)的YBCO超導(dǎo)薄膜均呈c軸外延生長，由XRD測試得YBCO（005）衍射峰面外半高寬為4.2°，面內(nèi)?掃描四個峰平均面內(nèi)半高寬為5.7°。從SEM掃描圖上看出該溫度下YSZ阻擋層所對應(yīng)的YBCO薄膜表面形貌良好，用“Leipzig”Jc測試系統(tǒng)