[發(fā)明專利]一種快速制備高性能ReBCO高溫超導(dǎo)薄膜的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810291364.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN108611624A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王三勝;陳偉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京鼎臣世紀(jì)超導(dǎo)科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C18/12
• 分類號(hào): C23C18/12;H01B5/14;H01B12/06
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明公開了一種快速制備高性能ReBCO高溫超導(dǎo)薄膜的方法，包括：步驟(1)：利用傳統(tǒng)方法配制全氟ReBCO前驅(qū)液；步驟(2)：在步驟(1)中的全氟ReBCO前驅(qū)液中加入DEA，攪拌，定容，獲得DEA?ReBCO前驅(qū)液；步驟(3)：將步驟(2)中獲得的DEA?ReBCO前驅(qū)液涂覆到襯底上，烘干，獲得DEA?ReBCO凝膠膜；步驟(4)：將步驟(3)中獲得的DEA?ReBCO凝膠膜進(jìn)行恒溫?zé)峤猓瑹峤馔瓿珊罄鋮s；步驟(5)：將步驟(4)中冷卻后的DEA?ReBCO凝膠膜高溫?zé)Y(jié)，獲得ReBCO薄膜。本發(fā)明中提供的制備方法能夠大大的縮短熱解時(shí)間，從而縮短了整個(gè)制備的時(shí)間，提高了反應(yīng)效率，更加有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)溶液法制備第二代高溫超導(dǎo)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種快速制備高性能ReBCO高溫超導(dǎo)薄膜的方法。

背景技術(shù)

ReBCO超導(dǎo)薄膜具有很多優(yōu)良的性能，例如超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高、臨界電流密度大及極低的微波表面電阻等，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通訊、航空航天、科研及軍工等領(lǐng)域。由于其應(yīng)用前景的廣闊，需求量不斷增多，所以用低沉本的方法大批量生產(chǎn)ReBCO超導(dǎo)薄膜是大勢(shì)所趨。由稀土(Re)、鋇(Ba)、銅(Cu)、氧(O)元素組成的第2代的高溫超導(dǎo)材料，統(tǒng)寫為ReBCO。

目前制備高性能的ReBCO超導(dǎo)薄膜主要是利用脈沖激光沉積、多元共蒸發(fā)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積及金屬有機(jī)溶液沉積等。以脈沖激光沉積為代表的真空鍍膜方法，其設(shè)備及其維護(hù)成本高，生產(chǎn)效率低，難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；而以三氟乙酸-金屬有機(jī)溶液沉積(TFA-MOD)為代表的化學(xué)方法，雖然可以降低生產(chǎn)成本，但其工藝時(shí)間長(zhǎng)，也不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)外的研究者都積極研究如何縮短金屬有機(jī)溶液沉積的工藝流程時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)快速制備高性能的超導(dǎo)薄膜。

三氟乙酸-金屬有機(jī)溶液沉積方法制備ReBCO超導(dǎo)薄膜工藝時(shí)間綿長(zhǎng)的原因是：在薄膜熱處理過程中的低溫?zé)峤猸h(huán)節(jié)，由于三氟乙酸銅易揮發(fā)且分解速度快，所以要控制升溫速率，使溫度緩慢上升(一般為0.05℃/min)，以抑制銅鹽的揮發(fā)且不破壞薄膜結(jié)構(gòu)，達(dá)到維持薄膜原結(jié)構(gòu)并精確控制超導(dǎo)薄膜組分的目的(精確的薄膜組分是高性能超導(dǎo)薄膜的必備條件)。整個(gè)低溫?zé)峤膺^程所需要的時(shí)間超過20小時(shí)，目前為了解決這個(gè)問題，科學(xué)家們采用不同的方法來實(shí)現(xiàn)降低銅鹽的揮發(fā)，以達(dá)到可以快速升溫的目的。

最常用的方法是利用不易揮發(fā)的銅鹽來替代三氟乙酸銅，且新的銅鹽的熱分解行為要與三氟乙酸鋇、三氟乙酸釔的熱分解行為相似。日本的YoshitakaTokunaga、HiroshiFuji等利用環(huán)烷酸銅來替代三氟乙酸銅，可使升溫速率高達(dá)5℃/min，大大降低熱解過程所耗費(fèi)的時(shí)間。M.S.Bhuiyan、M.Paranthaman等利用硫酸銅來替代三氟乙酸銅，可使整個(gè)低溫?zé)峤膺^程只需要1.5-2小時(shí)，最終薄膜的臨界電流密度也可以達(dá)到1.8MA/cm²。其他學(xué)者也嘗試?yán)帽┧徙~、苯甲酸銅、甲基丙烯酸銅等無氟的銅鹽替代三氟乙酸銅，以實(shí)現(xiàn)提高升溫速率，達(dá)到快速熱解的目的。

另一種方法是在全氟前驅(qū)液中加入螯合劑，使三氟乙酸銅形成二聚體或者多聚體，抑制銅鹽升華，緩解分解反應(yīng)。目前最常見的方法是在低溫?zé)峤膺^程中通入水蒸氣，使銅鹽形成二聚體，有利于減少銅鹽的揮發(fā)，可適當(dāng)提高升溫速率。這種方法雖然可以縮短熱解時(shí)間，但是整個(gè)熱解過程也要十幾個(gè)小時(shí)，時(shí)間還是很長(zhǎng)，不利用工業(yè)化生產(chǎn)。

因此，如何研究一種可實(shí)現(xiàn)快速熱解，整個(gè)熱解過程短，有利于工業(yè)化生產(chǎn)的制備ReBCO的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速熱解，且提高薄膜的性能的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種快速制備高性能ReBCO高溫超導(dǎo)薄膜的方法，包括以下步驟：

步驟(1)：配制全氟ReBCO前驅(qū)液；