[發(fā)明專利]一種制備高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體La0.7Sr0.3MnO3緩沖層薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310487822.2
• 申請(qǐng)日: 2013-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN103515026A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羊新勝;張敏;趙勇;魏占濤;呂莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01B13/00
• 分類號(hào): H01B13/00
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體緩沖層和薄膜制備方法，尤其涉及高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體La_0.7Sr_0.3MnO₃緩沖層薄膜的方法。

背景技術(shù)

LSMO（La_0.7Sr_0.3MnO₃）薄膜作為用途廣泛的功能材料，在高溫超導(dǎo)材料的緩沖層領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。

在高溫超導(dǎo)體YBCO問世以后，人們對(duì)制備出高質(zhì)量的高溫超導(dǎo)體以期更廣泛利用其性能給予了極大的重視。在實(shí)際應(yīng)用中通常在基底上先制備緩沖層，然后再制備超導(dǎo)層。緩沖層需要與基底和超導(dǎo)層的晶格匹配，且其織構(gòu)良好，平整致密，為超導(dǎo)層的外延生長(zhǎng)提供雙軸織構(gòu)取向并阻擋超導(dǎo)膜和基底之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散的材料。

釔鋇銅氧（YBCO）薄膜的緩沖層有兩類，一類是與YBCO失配度較小的氧化物作為緩沖層，如CeO₂、YSZ、Gd₂O3、MgO、Y₂O₃等，稱為絕緣型的緩沖層；一類是導(dǎo)電性能好的導(dǎo)體型的緩沖層。由于超導(dǎo)層局部存在晶粒弱連接、缺陷或裂紋,在絕緣型的緩沖層上制備的YBCO超導(dǎo)薄膜，在使用時(shí)如果發(fā)生意外事件，如環(huán)境溫度波動(dòng)高于臨界溫度，局部極限電流超過超導(dǎo)層臨界電流I_c值,從而使得超導(dǎo)層失超。由于絕緣材料對(duì)電流的阻隔，使過載電流不能由基底分擔(dān)，從而使得超導(dǎo)薄膜發(fā)生熱裂導(dǎo)致破壞。為了維持涂層導(dǎo)體在實(shí)際應(yīng)用中熱和電的穩(wěn)定性，就需要基底起到分流保護(hù)的作用，即在YBCO超導(dǎo)層與金屬基底之間宜采用導(dǎo)電的緩沖層。

目前作為YBCO超導(dǎo)層導(dǎo)電緩沖層的結(jié)構(gòu)有SrRuO₃/LaNiO₃、La_0.7Sr_0.3MnO₃、La_0.7Sr_0.3MnO₃/Ir和LaSrTiO₃/TIN(Ir)。AytUg等制備的YBCO/SrRuO₃/LaNIO₃/Ni的超導(dǎo)層[J.Mater.Res，2001，16:2661-2669]，可得到電流密度J_c為1MA/cm²，而制備出YBCO/La_0.7Sr_0.3MnO₃/Ir/Ni[IEEE?Trans.Appl.Supercond.2005，15(2):2977—2980]的超導(dǎo)層電流密度J_c可達(dá)2MA/cm²。研究發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物L(fēng)a_0.7Sr_0.3MnO₃具有良好的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性，其晶體結(jié)構(gòu)是膺立方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)與YBCO比較匹配，可作為YBCO的良好單層緩沖層?？紤]到導(dǎo)電型緩沖層除了起到隔離、外延的作用外，比絕緣型緩沖層還多具備一個(gè)分流保護(hù)的作用，導(dǎo)電型的緩沖層材料將更具有實(shí)用價(jià)值。

近年來，制備LSMO緩沖層薄膜發(fā)展了多種制備方法，如溶膠凝膠法，化學(xué)溶液法（CSD）兩種化學(xué)制備方法和磁控濺射法，脈沖激光沉積法(PLD)等物理方法。物理方法，需要高真空環(huán)境，對(duì)制備儀器要求高，加大了制備成本，在膜的化學(xué)計(jì)量比和摻雜的控制上不夠精確，不適合制備大面積均勻薄膜，不適于大批量生產(chǎn)。而溶膠凝膠法、化學(xué)溶液法（CSD），基本采用金屬醇鹽和乙酸鹽作為其原料。金屬醇鹽價(jià)格較貴，毒性較大且需要甲醇、乙二醇等有毒試劑為溶劑，乙酸鹽需要用乙酸作為溶劑，乙酸是具有腐蝕性的，其蒸汽對(duì)眼和鼻有強(qiáng)烈刺激性作用，在熱處理過程中易產(chǎn)生毒性氣體和薄膜裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種制備高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體La_0.7Sr_0.3MnO₃緩沖層薄膜的方法，該方法能夠在鋁酸鑭（LaAlO₃）基底上外延生長(zhǎng)出良好的，表面平整的LSMO薄膜，且其制備成本低，對(duì)環(huán)境污染少，適于大批量生產(chǎn)。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是，一種制備高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體La_0.7Sr_0.3MnO₃緩沖層薄膜的方法，其步驟是：