金属衬底上PLD方法制备缓冲层及YBCO超导层

摘要

第二代YBa2Cu3O7-δ(YBCO)高温超导体具有交流损耗低、性价比高以及在磁场下载流能力强等优点,在工业上具有广阔的应用前景,因此成为世界各国关注的焦点。而直接在柔性金属基带上沉积超导薄膜存在晶格失配度高和金属离子及氧离子扩散的问题,因此需要在基带和超导薄膜之间制备缓冲层。PLD方法具有很多优点,例如容易控制组分、可制备多层膜、能精确控制膜厚、成本低。本文采用PLD法在辅助轧制双轴织构RABiTS基带上制备缓冲层及YBCO超导薄膜,并对过渡层薄膜的结构和表面形貌进行了系统的研究。主要研究工作和结果如下:
　　 1、研究了工艺参数(激光能量、基带温度和工作气压等)对CeO2种子层薄膜结构和表面形貌的影响,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的微结构进行分析,从而对生长工艺进行优化。采用基带连续卷绕PLD方法在RABiTS基带上制备出均匀性高的CeO2种子层,成膜速度达到50米/小时。薄膜为完全单一取向,面内织构度为7°,表面粗糙度为1.5nm。
　　 2、在CeO2种子层上,研究YSZ阻挡层的生长条件,得到生长YSZ薄膜的最优工艺参数。YSZ的成膜速度达到20米/小时以上。
　　 3、在YSZ阻挡层上,研究CeO2模板层的生产条件,制备出具有单一c轴取向、表面平整致密无裂纹的模板层。
　　 4、在CeO2/YSZ/CeO2过渡层上制备YBCO超导层,得到结构良好的YBCO超导薄膜,薄膜为完全c轴取向,Tc为88-90K,Jc为3.3MA/cm2。