[發明專利]一種高溫超導涂層導體RESbO3緩沖層及其制備方法

有效

• 申請號: 201410016180.2
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103755382A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 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: C04B41/50
• 分類號: C04B41/50
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

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緩沖層及其制備技術。

背景技術

作為第二代高溫超導帶材，稀土鋇銅氧（REBCO）涂層導體由于其在高磁場下優良的載流能力，在電力系統中擁有廣闊的應用前景。比如在多種超導裝置中有很多的應用，例如電纜、變壓器、發電機和電動機。各發達國家從本國電力能源的技術革新和長遠利益出發，大力推進第二代高溫超導體研究與實用化進程，國際間競爭愈來愈激烈。

一方面由于REBCO超導層材料自身具備的特點將導致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，各發達國家投入巨資并經過二十多年的發展開發出了一系列具有實用化水平的緩沖層材料。比如SrTiO₃,La₂Zr₂O₇,CeO₂，YSZ,RE₂O₃等。隨之而來的將是知識產權的壟斷和高價格的限制。另一方面，隨著采用RABiTS（軋制輔助雙軸織構法）制備雙軸織構的Ni基合金基帶的日趨成熟，在RABiTS的Ni基合金基帶外延生長高品質的緩沖層以及后續的超導層已逐漸成為制備第二代高溫超導帶材的主要技術趨勢。但是在Ni基合金基底上沉積氧化物緩沖層時，由于Ni基合金基底的自發不定向氧化，很容易導致生成取向雜亂的NiO，進而嚴重影響后續超導層的織構生長。為了解決這個問題，大都在還原氣氛中進行制備。

此外，目前的高溫超導涂層導體的制備的技術主要基于真空技術的物理方法，包括脈沖激光沉積法(PLD)、磁控濺射法(MSP)、電子束蒸發沉積(EBE)等。傳統的基于真空技術的物理方法的使用將導致其制備成本居高不下，難以被大規模應用并商業化。而基于化學溶液法的制備技術（CSD）具有成本低廉，操作簡單，成分控制精確以及適合大面積沉積等獨特優勢，將具有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫超導涂層導體RESbO₃緩沖層及其制備方法。該緩沖層能在980℃以下氫氬還原氣體中外延生長，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RESbO₃緩沖層，它是由RE₂O₃和Sb₂O₃外延成相熱處理生成的RESbO₃氧化物固溶體，RE為Y（釔）,Sm（釤）,Dy（鏑）,Ho（鈥）中的一種。

RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)緩沖層都具備立方結構，其贗晶格參數與REBCO超導層和Ni基合金基底均具有良好的匹配性，由RE₂O₃和Sb₂O₃固溶生成的RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)將在900℃以上外延成相,將遠高于REBCO超導層的外延成相溫度(800℃左右)，使得RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)緩沖層在隨后的高溫超導涂層導體的超導層的制備過程中將保持結構的穩定。

本發明的RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)緩沖層的性能將有本發明所提供的實驗得到驗證。

本發明的另一個目的在于提供一種制備高溫超導涂層導體RESbO₃緩沖層薄膜的方法。它是采用以乙酸鹽作為前驅物的化學溶液沉積法在氫氬還原氣氛中進行制備，具有操作簡單，成本低廉，適合大規模沉積等優點。其步驟是：

a、無水溶液制備：將前驅物RE的乙酸鹽和乙酸銻按金屬陽離子比RE:Sb=1:1的比例溶解在丙酸中，形成無水溶液；

b、膠體制備：在a步的無水溶液中加入聚乙烯醇縮丁醛形成成膜性好的膠體；

c、膠體涂敷與干燥：將b步制得的膠體涂覆在基片上，烘干、備用；

d、熱分解處理：將涂敷有膠體的基片置于燒結爐中，并在燒結爐中通入5%體積含量的H₂-Ar混合氣體，然后使爐溫從室溫以0.6℃/min升至440℃～500℃，再以1.4～2℃/min的速度升至570℃～620℃，并保溫0.5～1小時；