[發明專利]一種鈣鈦礦型緩沖層的制備方法

有效

• 申請號: 201110231598.1
• 申請日: 2011-08-13
• 公開（公告）號: CN102299251A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 王耀;周廉;盧亞鋒;李成山;于澤銘;金利華
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于薄膜材料技術領域，具體涉及一種鈣鈦礦型緩沖層的制備方法。

背景技術

第二代高溫超導涂層導體在77K的優越高場性能，使它成為替代第一代實用高溫超導材料的首選材料。涂層導體是由基帶/阻隔層/超導層/保護層組成的多層結構。目前，國內的涂層導體研發在基礎研究和制備技術方面都遠遠落后于世界水平，特別是在緩沖層沉積技術方面差距更大，因此，從實用化角度出發，迫切需要以低成本沉積技術為途徑解決涂層導體中緩沖層制備的技術問題。

緩沖層承擔著傳遞織構和化學阻隔兩大任務。目前人們多采用多層膜結構的緩沖層來實現上述兩大主要功能，但是緩沖層層數越多，制備工藝越復雜，成本就越高，控制其生長、微觀組織以及界面結構的難度也就越大，因此簡化緩沖層結構，甚至是采用單緩沖層一直是人們努力的目標。由于SrTiO₃具有較小的氧擴散系數、與Ni和YBCO之間的化學兼容性很好，而且與YBCO之間的晶格失配又很小，因此人們一致認為它是制備涂層導體單緩沖層的首選材料。

目前緩沖層的制備技術多采用真空物理氣相沉積(PVD)和非真空的化學溶液沉積(CSD)，前者的技術特點是容易獲得高性能薄膜，但設備復雜，制備速度慢，成本較高，制備實用化的長帶存在困難；而后者的特點是工藝相對簡單，可以精確控制金屬組元的配比，能夠在復雜形狀表面均勻成膜，設備成本低，容易實現連續制備，其中CSD技術中金屬有機沉積(MOD)工藝應用較多。目前利用MOD法制備SrTiO₃緩沖層的前驅物中鈦通常選用的是鈦的醇鹽，但金屬醇鹽在空氣中易水解特性會使前驅液的配制以及存儲難度加大，不利于常規條件下緩沖層的沉積，另外，由于SrTiO₃與NiW基帶之間存在很大的晶格失配，導致采用常規旋涂熱處理工藝很難獲得良好c軸取向的SrTiO₃緩沖層薄膜，故選擇恰當的前驅物來配制穩定性良好的前驅液，同時設計合理的涂覆、熱處理工藝從而制備c軸織構的SrTiO₃緩沖層將有力促進涂層導體的制備技術進展。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種制備方法簡單，采用常規原料，不需要特殊設備，生產成本低的鈣鈦礦型緩沖層的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種鈣鈦礦型緩沖層的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將乙酰丙酮氧鈦和含有1/2個結晶水的醋酸鍶按照摩爾比為1∶1的比例進行稱量，然后向醋酸鍶中加入體積比為1～10∶1的丙酸和乙酰丙酮的混合溶劑溶解制得溶液A，向乙酰丙酮氧鈦中加入2-甲氧基乙醇溶解制得溶液B，再將上述溶液A和溶液B混合均勻，配制成乙酰丙酮氧鈦和醋酸鍶的摩爾濃度均為0.1mol/L～1.0mol/L的前驅液；

(2)取部分步驟(1)中所述前驅液，向前驅液中加入體積比為1～10∶1的丙酸和乙酰丙酮的混合溶劑，再加入2-甲氧基乙醇進行稀釋，攪拌均勻后得到乙酰丙酮氧鈦和醋酸鍶的摩爾濃度均為0.003mol/L～0.05mol/L的前驅液；

(3)將步驟(2)中稀釋后的前驅液以2000轉/分鐘～5000轉/分鐘的速率旋涂于用丙酮超聲清洗過的基底上，旋涂時間為10s～60s，然后將旋涂前驅液后的基底置于管式爐中，于低氧環境中，以不低于50℃/min的升溫速率將爐內溫度從室溫加熱至850℃～1100℃后保溫0.1h～1h，再以不低于2℃/min的降溫速率冷卻至室溫，得到SrTiO₃形核層薄膜；所述低氧環境為質量純度為99.999％的高純Ar，或為氧質量含量為10^-10ppm～10^-3ppm的Ar-H₂混合氣氛，或為氧質量含量為10^-10ppm～10^-3ppm的N₂-H₂混合氣氛；