YBCO超導薄膜的低氟MOD法制備工藝研究.pdf

1、釔系高溫超導體替代了鉍系高溫超導發(fā)展為第二代高溫超導帶材，其具有廣闊的應用前景和巨大的開發(fā)潛力。采用低成本的化學法制備出高性能、高質量以及可重復性能好的釔系超導薄膜是科技工作者所追求的目標。但是，要實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，還有許多問題需要解決。現(xiàn)有的化學溶液法制備YBCO薄膜大都采用高氟含量的三氟乙酸溶液法(TFA-MOD)，該工藝的缺點是在熱分解過程中會釋放出大量的腐蝕性的含氟氣體，影響薄膜的質量，所以降低溶液中的氟含量對制備高性能的薄膜具有

2、重要意義。為了獲得高的臨界電流，提高薄膜的厚度是必要手段。
　　為了降低工藝成本，提高生產(chǎn)效率并保證YBCO超導薄膜的性能有所提高，本研究對一系列工藝參數(shù)(熱處理時間、熱處理溫度、氧分壓等)進行優(yōu)化，通過研究前驅液中Y、Ba、cu的最佳離子比例，降低氟含量，增加薄膜厚度等方法成功制備出性能良好的YBCO超導薄膜，并得出以下結論：
　　(1)采用H2O2工藝替代昂貴的精密氣體流量計設備為熱處理過程提供O2，通過控制雙氧水水浴溫

3、度，能將氧分壓控制在100-300ppm之間，這種方法獲得的氧氣活性高，簡單易操作且價格低廉，所制備出的YBCO薄膜性能良好，更加有助于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
　　(2)通過研究前驅溶液中離子配比，初步確定了在740℃，127.15ppm的熱處理條件下使YBCO超導性能比較好的最佳離子比為1.1：2：3.9，Jc高達4.37MA/cm2(77K，0T)。
　　(3)通過降低前驅溶液中的氟含量，制得F：Ba=2：1的前驅溶液，樣品的Jc

4、高達5.97MA/cm2，F(xiàn)：Ba=4：1時，樣品的Jc也達到了5.27MA/cm2(77K，0T)。
　　(4)單層厚膜研究中，通過添加10wt％PVP，使得單層薄膜厚度超過了600nm，Jc為1.21MA/cm2。但是PVP添加量受到限制，不利于繼續(xù)增加薄膜厚度。
　　(5)在多層厚膜研究中，二層膜厚度僅有453nm，薄膜內部有少量a軸晶粒，但Jc達到2.3MA/cm2；五層膜厚度為1.195μm，薄膜內部基本全是a軸晶