[發明專利]高溫超導雙面帶材及制備方法

有效

• 申請號: 201210200260.4
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102751040A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 熊杰;陶伯萬;夏鈺東;李言榮;張飛;趙曉輝
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00;H01B13/00
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所 51215
• 代理人: 劉勛

1.高溫超導雙面帶材，其特征在于，在金屬基帶的正反兩面都設置有過渡層，過渡層以外為超導層，超導層以外為保護層。

2.如權利要求1所述的高溫超導雙面帶材，其特征在于，所述金屬基帶為Ni或Ni合金雙軸織構基帶。

3.如權利要求1所述的高溫超導雙面帶材，其特征在于：所述過渡層為三層結構，各層材質為CeO₂/YSZ/CeO₂或Y₂O₃/YSZ/CeO₂或CeO₂/La₂Zr₂O₇，YSZ為釔穩氧化鋯，Y的摻雜量為3-5%。

4.如權利要求1所述的高溫超導雙面帶材，其特征在于：所述過渡層為單層材質結構，材質為CeO₂或SrTiO₃或La₂Zr₂O₇或LaMnO₃。

5.如權利要求1所述的高溫超導雙面帶材，其特征在于：所述YBCO薄膜層的厚度大于500nm小于4μm。

6.如權利要求1所述的高溫超導雙面帶材，其特征在于：所述保護層為Ag或Cu。

7.如權利要求1所述的高溫超導雙面帶材，其特征在于：所述保護層的厚度大于1μm小于2μm。

8.如權利要求1所述的高溫超導雙面帶材的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

（1）在金屬基帶的兩面同時制備具有雙軸織構的單層或多層過渡層；

（2）在步驟（1）所述過渡層上兩面同時制備YBCO超導薄膜層；

（3）在步驟（2）所述過渡層上兩面同時制備保護層。

9.如權利要求8所述的高溫超導雙面帶材的制備方法，其特征在于，

步驟（1）為：將具有立方織構的金屬鎳鎢合金基片用酒精丙酮1:1混合溶液進行超聲清潔；將清潔后的樣品放入濺射沉積腔體中，抽真空至背底真空小于5×10^-4Pa；采用輻射加熱至650°C，充入Ar+4%H₂混合氣體2Pa，H₂O蒸汽2×10^-3Pa；以金屬Y、Y的含量為5%的Y/Zr合金、Ce金屬為靶材，采用直流反應磁控濺射技術，濺射功率為60W，采用對靶方式在基片兩面依次生長50nm厚度Y₂O₃種子層、100nm厚度YSZ阻擋層、50nm厚度CeO₂模板層薄膜，完成過渡層的制備；

步驟（2）為：將步驟（1）中樣品放入直流濺射真空腔中，背底真空小于1Pa，輻射加熱方式升溫至700°C，氧壓10Pa，氬壓20Pa，以Φ60mm直徑YBCO圓片為靶材，采用直流濺射技術，濺射功率100W，濺射時間13h，兩面同時生長約2.5μm厚度的YBCO膜層，濺射完成后，充氧至1atm，降溫至450°C，保溫30分鐘后隨爐冷卻到室溫，完成超導層的制備；

步驟（3）為：將步驟（2）得到的樣品放入熱蒸發真空腔體中，Ag絲用酒精清洗放入鎢舟中，背底真空小于5×10^-4Pa，蒸發電流20A，蒸發時間3分鐘后，關閉蒸發電流至0，關閉擴散泵和機械泵，并取出鍍件，完成樣品的制備。

10.如權利要求8所述的高溫超導雙面帶材的制備方法，其特征在于，

步驟（1）為：將具有立方織構的金屬鎳鎢合金基片用酒精丙酮1:1混合溶液進行超聲清潔，將清潔后的樣品放入濺射沉積腔體中，抽真空至背底真空小于5×10^-4Pa；采用輻射加熱至650°C，充入Ar+4%H₂混合氣體2Pa，H₂O蒸汽2×10^-3Pa；以金屬Y、Y的含量為5%的Y/Zr合金、Ce金屬為靶材，采用直流反應磁控濺射技術，濺射功率為60W，采用對靶方式在基片兩面依次生長厚度為50nmY₂O₃種子層、100nmYSZ阻擋層、50nmCeO₂模板層薄膜，完成過渡層的制備；

步驟（2）為：將兩面已沉積有CeO₂/YSZ/Y₂O₃過渡層的樣品放入MOCVD真空腔中，背底真空小于1Pa，輻射加熱方式升溫至900°C；將金屬有機源Y(thmd)₃，Ba(thmd)₂，和Cu(thmd)₂以1:2:3的摩爾比例混合溶解在四氫呋喃有機溶劑配成前驅體溶液，通過蠕動泵壓入蒸發皿中，在300°C溫度下實現閃蒸；通過220Pa的Ar氣作為載氣經輸運管道運輸到反應腔，在輸運管道中有機源蒸汽與200Pa的1:1比例O₂和N₂O混合氣體進行混合，通過噴口噴射到基片兩面；完成YBCO薄膜沉積后，充氧至1atm，降溫至450°C，保溫30分鐘后隨爐冷卻到室溫，完成超導層的制備。