[發明專利]一種高溫超導涂層導體緩沖層Eu1-xCaxBiO3及其制備方法

有效

• 申請號: 201210150303.2
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102745983A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 張欣;趙勇;程翠華;張勇
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明屬于高溫超導材料制備技術領域，尤其涉及一種高溫超導涂層導體Eu_1-xCa_xBiO₃緩沖層及其制備技術。

背景技術

第二代高溫超導帶材即稀土鋇銅氧(REBCO)涂層導體與第一代高溫超導帶材——鉍系帶材相比，REBCO涂層或薄膜在磁場下具有更加優異的本征載流性能，而且其原材料成本更低。在電力系統中具有巨大的發展潛力和良好的應用前景，將在能源、交通、醫療等方面發揮重大作用。近二十多年來，涂層導體的制備及應用研究一直是世界各國研究的熱點。

由于REBCO的薄膜晶粒必須在面內和面外生長整齊使薄膜內的Cu-O面盡可能連接以獲得高的臨界電流密度，REBCO薄膜必須生長在具有良好匹配性的模板層上。迄今為止，國內外公認的最佳襯底材料為Ni基合金材料。而Ni基合金和REBCO高溫超導材料的ab面存在一定的晶格失配，直接在Ni基合金基帶上外延生長ReBCO高溫超導材料幾乎是不可能的。再者，在REBCO的成相熱處理過程中Ni基合金與REBCO之間會有較強的相互擴散和化學反應，這就嚴重影響了REBCO的超導性能。因此，在Ni基合金襯底和REBCO之間必須增加一層緩沖層材料，既要充當從Ni基合金到REBCO外延生長的中間模板，又要阻擋兩種材料的相互擴散，主要是Ni和REBCO中的Cu的相互擴散，這樣才能保證制備出性能優良的REBCO高溫超導涂層導體。因此，高溫超導涂層導體都具有襯底、緩沖層(至少一層)和REBCO超導涂層三層結構。

在制備高溫超導涂層導體所需的三層材料中，絕大部分緩沖層材料都處于各發達國家的知識產權的保護之下。例如：CeO2，Eu2O3，LaMnO3，MgO，La2Zr2O7，Gd2ZrO3，YSZ等。并且這些材料大都熔點很高，需在1000℃左右才能外延生長成性能良好的緩沖層，更需要在低的氧分壓下進行制備，高額的制備成本將嚴重影響了高溫涂層導體的實用化進展。開發出一種具有自主知識產權并在較低溫度下空氣中即可制備的緩沖層材料將具有重大意義。這將大大降低涂層導體的制備成本，并打破國外發達國家在涂層導體緩沖層材料的專利保護與封鎖，為我國在第二代高溫超導涂層導體研究與實用化進程中起到重大推動作用。

此外，制備緩沖層的方法有物理氣相沉積(PVD)，金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)，化學溶液沉積(CSD)等。CSD法相比其它方法具有成本低，操作相對簡單，成分控制精確以及適合大面積沉積等獨特優勢。有利于加快第二代高溫超導涂層導體規?；I應用進程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫超導涂層導體的緩沖層(Eu_1-xCa_xBiO₃)。該緩沖層能在810℃左右空氣中外延生長，其結構致密并且表面平整。并在隨后的高溫超導涂層導體的超導層的制備過程中保持結構的穩定。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種高溫超導涂層導體Eu_1-xCa_xBiO₃緩沖層，它是對高溫超導涂層導體EuBiO₃緩沖層進行Eu的Ca的替代進而外延成相熱處理生成的氧化物Eu_1-xCa_xBiO₃固溶體。其中0.1≤x≤0.4。