[發明專利]一種納米粒子誘導外延生長制備YBCO薄膜的方法

有效

• 申請號: 201710812070.0
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107459055B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 金利華;馮建情;王耀;李成山;劉國慶;賈佳林;張平祥
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;H01B13/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種納米粒子誘導外延生長制備YBCO薄膜的方法，該方法為：一、制備Ho_xCe_1?xO_2?δ納米粒子的分散液或者Dy_xCe_1?xO_2?δ納米粒子的分散液；二、將Ho_xCe_1?xO_2?δ納米粒子的分散液或者Dy_xCe_1?xO_2?δ納米粒子的分散液涂敷于襯底上，干燥后得到表面修飾納米粒子的襯底；三、將Ho_xCe_1?xO_2?δ納米粒子的分散液或Dy_xCe_1?xO_2?δ納米粒子的分散液加入到YBCO前驅液中，攪拌均勻后旋涂在表面修飾納米粒子的襯底上，再置于石英管式爐中，在氬氧混合氣下晶化，在氧氣氣氛中進行滲氧處理，隨爐冷卻后得到納米粒子誘導取向增強的YBCO薄膜。本發明制備了具有c軸取向優勢的立方狀的納米粒子，該納米粒子通過自組裝行為修飾襯底表面，誘導超導層外延取向生長，同時超導層中引入立方狀納米粒子，充分增加超導層的磁通釘扎性能。

技術領域

本發明屬于高溫超導材料技術領域，具體涉及一種納米粒子誘導外延生長制備YBCO薄膜的方法。

背景技術

YBCO涂層導體是基于雙軸織構緩沖層模板生長的類單晶氧化物，是高溫超導材料在液氮溫區實現高場應用的關鍵材料。研究人員一般通過織構化模板解決超導層的弱連接問題，通過引入有效磁通釘扎中心以改善臨界電流密度-磁場特性，這是將高溫超導材料推進到商業應用階段的根本途徑。

科研人員引入多種釘扎化合物，例如單相、混合多相、點替代、混合Y和RE離子(RE＝Ce，Gd，La)等。在脈沖激光沉積制備技術方面，直接通過在REBCO靶材中添加第二組元或者改變靶材的名義組分來實現第二相或者缺陷結構的原位引入，研究最多的第二相主要為Y₂BaCuO₅、BaZrO₃、BaHfO₃、BaTiO₃、BaNbO₃、RE₂O₃等，在REBCO超導基體中形成沿c軸方向竹節狀的關聯缺陷。在金屬有機氣相沉積技術研究方面，通過調節前驅體組份，獲得高摻雜含量(20％～25％)的YGdBCO+BaZrO₃涂層導體帶材，具有優異的性能，第二相在超導基體中仍然形成沿c軸方向的竹節狀缺陷。在化學溶液沉積技術研究方面，通過改變前驅液組份引入第二相納米粒子，研究最典型的仍然為BaZrO₃納米點，在超導基體中形成納米點狀缺陷。由于化學溶液法制備的BaZrO₃納米組織并沒有呈現PLD-BaZrO₃組織在c軸方向上的有序化，涂層導體表現出非常弱的釘扎各向異性。

化學溶液沉積技術引入釘扎中心具有優異特性，已經取得了一定進展。但是，引入的納米粒子一般會限制超導層的生長，并沒有促進超導層的外延生長，在超導基體中還沒有形成一種立體三維缺陷結構，并沒有全方位改善超導層的磁通釘扎能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種納米粒子誘導外延生長制備YBCO薄膜的方法。該方法制備了具有c軸取向優勢的立方狀的納米粒子(Ho_xCe_1-xO_2-δ或Dy_xCe_1-xO_2-δ)，立方納米粒子通過自組裝行為修飾襯底表面，誘導超導層外延取向生長。同時超導層中引入立方狀納米粒子，充分增加超導層的磁通釘扎性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種納米粒子誘導外延生長制備YBCO薄膜的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：