[發(fā)明專利]一種螢石型涂層導體緩沖層及其制備方法

無效

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• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102491748A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 金利華;盧亞鋒;馮建情;高玲;于澤銘;李成山
• 申請（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發(fā)明屬于涂層導體緩沖層技術領域，具體涉及一種螢石型涂層導體緩沖層及其制備方法。

背景技術

涂層導體在液氮溫區(qū)具有高的臨界電流密度，低的交流損耗，以及優(yōu)越的高場性能，被稱為第二代高溫超導帶材。涂層導體是由基帶/緩沖層/超導層/保護層組成的多層結(jié)構(gòu)材料。其中，緩沖層是一個連續(xù)的、平整的、化學性質(zhì)穩(wěn)定、晶格結(jié)構(gòu)匹配的過渡層。目前國內(nèi)的涂層導體研發(fā)在基礎研究和制備技術方面都遠遠落后于世界水平，需要不斷開發(fā)化學溶液沉積制備緩沖層的技術。

緩沖層材料大多采用的是方鐵錳礦結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、燒綠石結(jié)構(gòu)和螢石結(jié)構(gòu)等氧化物，主要包括Y₂O₃、SrTiO₃、YSZ、La₂Zr₂O₇和CeO₂等，其中螢石型結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜由于具有很好的晶格匹配性以及良好的化學性質(zhì)兼容性，可用作緩沖層中最上層來誘導YBa₂Cu₃O_y(YBCO)晶粒的取向生長。因此，開發(fā)新型緩沖層，獲得具有良好界面和立方織構(gòu)的緩沖層將有助于更進一步提高YBCO超導層的性能，促進涂層導體的制備技術進展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種比目前其它緩沖層具有更好的晶格匹配性和化學穩(wěn)定性的螢石型涂層導體緩沖層。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種螢石型涂層導體緩沖層，其特征在于，該緩沖層的化學組成為Mn_xHf_1-xO₂，其中0.2≤x≤0.3。

本發(fā)明還提供了一種螢石型涂層導體緩沖層的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將乙酰丙酮錳和乙酰丙酮鉿按照摩爾比為x∶(1-x)的比例稱取后溶解于丙酸，配制成乙酰丙酮錳和乙酰丙酮鉿總摩爾濃度為0.1mol/L～1.0mol/L的前驅(qū)液，其中0.2≤x≤0.3；

步驟二、將步驟一中所述前驅(qū)液旋涂于基底上，然后將旋涂前驅(qū)液的基底置于管式爐中，在還原性氣氛中，以不低于25℃/min的升溫速率將爐內(nèi)溫度從室溫升至900℃～1050℃，并保溫0.2h～1h，隨爐冷卻至室溫，得到螢石型Mn_xHf_1-xO₂緩沖層。

上述的一種螢石型涂層導體緩沖層的制備方法，步驟一中所述丙酸為分析純試劑。

上述的一種螢石型涂層導體緩沖層的制備方法，步驟二中所述基底為LaAlO₃基底或NiW/Y₂O₃/YSZ基底，其中，NiW為鎳鎢金屬基帶，YSZ是指釔穩(wěn)定的氧化鋯。

上述的一種螢石型涂層導體緩沖層的制備方法，步驟二中所述旋涂的轉(zhuǎn)速為1000rpm～3000rpm，旋涂時間為10s～60s。

上述的一種螢石型涂層導體緩沖層的制備方法，步驟二中所述還原性氣氛為氬氣與氫氣的混合氣氛，所述混合氣氛中氫氣的體積百分含量為4％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的螢石型結(jié)構(gòu)的Mn_xHf_1-xO₂(MHO)是一種新型緩沖層，它比目前其它緩沖層具有更好的晶格匹配性和化學穩(wěn)定性，同時它能夠有效在超導層中誘導出釘扎結(jié)構(gòu)，提高超導層的性能。

2、本發(fā)明采用化學溶液沉積技術制備MHO緩沖層，工藝相對簡單，可以精確控制金屬組元的配比，容易實現(xiàn)連續(xù)制備。

3、本發(fā)明采用常規(guī)簡單的金屬鹽配制前驅(qū)液，簡化了前驅(qū)液配制條件，旋涂前驅(qū)液后采用一步快速熱處理的制備方法，簡化了制備工藝，可實現(xiàn)Mn_xHf_1-xO₂緩沖層的低成本、大規(guī)模制備。

4、采用本發(fā)明的方法制備的螢石型Mn_xHf_1-xO₂緩沖層薄膜具有良好界面和立方織構(gòu)，可以充分承擔織構(gòu)傳遞的作用，在其上制備的YBCO超導層具有立方織構(gòu)，同時可以在YBCO超導層中誘導出釘扎結(jié)構(gòu)，進一步提高超導層的性能。

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明