[發明專利]高溫超導體-層配置體

有效

• 申請號: 200980116239.2
• 申請日: 2009-03-14
• 公開（公告）號: CN102017207A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: M·巴克爾;O·布倫卡爾;M·法爾特
• 申請（專利權）人: 全能智電力股份有限公司
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧毅

本發明涉及高溫超導體-層配置體，其包括至少一種載體材料和織構化緩沖層，該緩沖層使得高溫超導體(HTSL)層的織構化生長成為可能。

所述緩沖層具有許多不同的功能。首先，該緩沖層應當將織構從所述具有盡可能高的織構度的織構化載體材料盡可能完全地且完美地傳遞到待生長的HTSL-層。在此要考慮的是，所述載體材料在盡可能大的程度上是雙軸織構化的，也就是不僅垂直于所述層而且在所述層內處于軸向方向。高溫超導體的相應雙軸織構化對于實現高臨界電流和高電流密度是必需的。此外，所述緩沖層應當阻擋載體材料的成分或雜質擴散到HTSL-層中，因為由此可能降低高溫超導體的臨界電流密度和/或絕對臨界電流或干擾超導狀態。此外，所述緩沖層應當不僅對載體材料而且對待生長的高溫超導體具有盡可能高的附著強度。另外，該緩沖層必須具有足夠的機械性能和溫度交變性能，不僅在考慮到制備條件而且在考慮到使用條件下。此外，所述緩沖層應當能夠盡可能簡單地、可重復地并且以高加工速率制備。

迄今為止使用一些列不同的材料作為緩沖層材料，例如釔穩定化的氧化鋯(YSZ)，各種鋯酸鹽如鋯酸釓、鋯酸鑭等，鈦酸鹽如鈦酸鍶，簡單氧化物如氧化鈰、氧化鎂等。為了滿足目前存在的復雜且高的總體要求，尤其是保證高的織構傳遞性和高的擴散屏蔽性，所述緩沖層由多種不同的緩沖材料的層組合構成，有時由5個或更多個層構成。但是，施加多個緩沖材料層在方法工藝上是極其復雜的，并且顯著地降低了有效的HTSL-層配置體的整個制備方法的生產速率，即使在例如為了制備帶材使用連續的方法工藝時。但是，通過使用常規材料的單層緩沖層，僅可以不充分地滿足復雜的要求外形。

此外，還需要在高溫超導體層的均勻性和織構方面進一步提高高溫超導體層的品質。因此，例如由于HTSL-層的多孔性或由于雜質相，具有HTSL-材料的HTSL-層的區域的比例應當盡可能最小。此外，應當避免織構化缺失區域，所述區域不僅可以是相對于擇優取向的傾斜(Verkippung)而且是完全不同的晶體取向。可以部分地通過在化學沉積法中選擇HTSL-材料前體以及選擇沉積過程和退火過程的參數來影響該HTSL-層的特性，但效果是非常難以預測的并且有時是相反的。由于HTSL-材料的多組分體系，所述前體的分解和HTSL-材料的結晶的動力學也經常是非常難以控制的，使得所述工藝參數的改變經常不是所期望的。

該要求應當盡可能尤其在HTSL-層配置體中得到滿足，在該配置體中緩沖層和/或HTSL-層可借助化學溶液涂覆制得。由于與此相關的過程，在通過熱形成緩沖層和HTSL-層時還對所述層的產生提出了特別的要求。尤其是該層形成和結晶的動力學與對通過物理方法如脈沖-激光-沉積(PLD)、熱罩面蒸鍍(TCE)、金屬有機氣相沉積(MOCVD)等產生該層的要求是根本不同的。

本發明的目的在于，提供一種高溫超導體-層配置體，其具有致密的、均勻的、無裂縫的且盡可能光滑的HTSL-層，或在該層配置體中通過長到緩沖層上可產生這類HTSL-層，其中所述層優選可通過化學溶液涂覆制得。此外，所述目的在于，提供一種用于制備這類層配置體的方法。

該目的通過權利要求1的HTSL-層配置體得以實現，在該配置體中織構化的緩沖層含有形成均勻的混晶相的至少一個另外的成分，該成分為第一副族過渡金屬和/或該成分在≤1600攝氏度的退火溫度下與優選氧化的緩沖材料至少形成部分熔體，其中所述另外的成分優選為金屬或金屬氧化物。通過所述與緩沖層材料形成均勻的混晶相的另外的成分，可以令人驚奇地產生緩沖層，該緩沖層具有非常低的孔隙率或基本上沒有孔隙率并且還具有非常低的粗糙度，而且該緩沖層能夠以高密封性并且基本上無裂縫地制得。此外，這類緩沖層可通過化學溶液涂覆(CSD)制得。

通過所述與緩沖層材料形成均勻的混晶相的另外的成分，可以在產生緩沖層時至少形成部分熔體，使得在隨后的退火處理時所述緩沖材料能夠至少部分地發生再結晶，其中至少局部在中間產生液相。在此實現了，所述載體材料的織構比在使用沒有其它成分的緩沖層時好得多地遷移到緩沖層上并由此最終遷移到HTSL-層上，而且還產生了具有明顯減少的孔隙率或基本上沒有孔隙率的緩沖層，其還比常規的層光滑得多。在此，所述另外的成分可以是金屬和/或金屬氧化物，和/或每種情況下是它們的前體，所述前體在至少形成部分熔體的退火溫度下釋放出這類金屬或氧化物，例如氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽、烷基羧酸鹽、乙酰丙酮酸鹽或其它適合的金屬螯合物等，包括它們的混合物。