[發明專利]高溫超導涂層導體La2Zr2O7緩沖層薄膜制備工藝

無效

• 申請號: 200810037628.3
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101333655A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 潘成遠;蔡傳兵;應利良;高波
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C22/02
• 分類號: C23C22/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種高溫超導涂層導體的La₂Zr₂O₇緩沖層薄膜制備工藝，屬于高溫超導薄膜材料制備技術領域。

背景技術

高溫超導涂層導體的緩沖層材料的制備技術一直以來都是制約著第二代高溫超導帶材發展的一個關鍵性技術。很多材料都曾經被用來作為緩沖層，早期人們試圖采用Ag、Pt、Pd等貴重金屬作為緩沖層，但由于存在晶格矢配和多重織構的問題，它們并不成功，后來釔穩定的氧化鋯(YSZ)被發現為較好的RABiTS帶的緩沖層，1991年X.D.Wu等報道了CeO₂為YBCO生長的更好的緩沖層，它在晶格上與YBCO相當匹配，化學上與YBCO非常穩定。1996年Goyal等利用PLD以CeO₂和YSZ作為緩沖層，首次獲得了近1MA/cm²(77K)的臨界電流密度的涂層導體。從此CeO₂被廣泛用于各種單晶和金屬基體上生長氧化物超導體的緩沖層材料。Takahashi等曾利用CeO₂作為緩沖層在織構的Ag帶上獲得很好的雙軸織構的YBCO。然而CeO₂有個缺陷，即當其厚度超過一定值時(約為50nm)它就有裂紋出現，因此Ni/CeO₂/YSZ/YBCO就成為早期涂層導體的一個標準結構，其中CeO₂較薄(＜50μm)而YSZ較厚(1μm)。由于YSZ與YBCO在晶格上并不很好匹配，在其上增加一層薄的CeO₂可有效提高YBCO質量。

但由于多層緩沖層結構技術工藝比較復雜，制備難度較大，因此人們一直都在尋找有效的單一緩沖層材料。例如La_0.7Si_0.3MnO₃，SrRuO₃，LaMnO₃，LaNiO₃和NdGaO₃等都曾被嘗試過作為單一的緩沖層材料，尤其是前兩種被特別看好，由于它們是導電的，可望能增強整個涂層導體的電熱穩定性。單一緩沖層的短樣涂層導體曾有Jc(77K)超過1MA/cm²的報道，但至今尚未見有重要突破。現在人們仍將Ni基合金/CeO₂/YSZ/CeO₂/RE123視為RABITS技術路線的標準結構，并已成功地用于Reel-to-Reel的長帶制備。

2000年，Paranthaman等(ORNL)報道了利用Sol-Gel方法在Ni基體上制備一種新型緩沖層La₂Z₂rO₇，雙軸織構性能較好，再利用真空方法外延生長YSZ/CeO₂/YBCO層后，Jc(77K，自場)達到0.48MA/cm²。兩年后，他們把Jc值提高到1.2MA/cm²。2005年，IFW?Dresden報道了通過Sol-Gel法制備雙層緩沖層La₂Zr₂O₇/CeO₂，面內FWHM可達到7°以下。由于LZO具有燒綠石結構，與Ni的晶格失配小于8％，與YBCO的晶格失配小于1％，同時具有高的化學穩定性和熱穩定性，甚至在1500℃時都不會發生相變。因此，La₂Zr₂O₇作為一種非常有潛力的緩沖層材料越來越受到人們的重視。

發明內容

本發明針對目前單層緩沖層薄膜不能起到有效的緩沖層作用，而多層膜的制備技術又太復雜，且成本高。通過化學溶液沉積(CSD)法，以乙酰丙酮鑭和乙酰丙酮鋯為原料制備雙軸織構的La₂Zr₂O₇緩沖層薄膜技術工藝。其具體步驟如下：