直流磁控反应溅射法制备YYC缓冲层

摘要

第二代YBCO高温超导带材具有更高的临界电流密度和更优的高场下性能，使其成为最具发展应用前景的超导带材，为各国所广泛关注。而在柔性的NiW合金基带上进行YBCO薄膜的生长，必须解决超导层与金属基带的晶格失配和互扩散问题。因此，高质量缓冲层的制备就成为了YBCO带材发展的关键。由于磁控反应溅射具有工艺简单、易于操作等特点，本论文使用直流磁控反应溅射法在Ni-5at.％W合金基带上进行三层缓冲层Y2O3/YSZ/CeO2（YYC）的研究制备。具体内容如下：
　　1、采用直流磁控反应溅射方法制备Y2O3种子层，通过对沉积温度、水分压、总气压及卷绕速率的研究，寻找到最优薄膜生长工艺。在此工艺下制备的Y2O3种子层为完全c轴取向，面内外半高宽（△φ,△ω）分别为5.4°,4.4°，表面均方根（RMS）粗糙度为4.3nm。
　　2、在 Y2O3种子层的基础上继续进行阻挡层 YSZ和模板层 CeO2的生长，成功制备出面内外半高宽分别为5.8°和3.9°，表面粗糙度(RMS)为6.2nm的YYC缓冲层。采用电子背散射衍射(EBSD)分析CeO2模板层的均匀性，结果表明CeO2表面均匀致密，小角度晶界均在10度以下。
　　3、对YYC缓冲层进行双面一致性分析得到，双面缓冲层的面内外半高宽差异均小于0.3°，晶粒粒径均小于70nm，表面粗糙度（RMS）差异小于0.5nm。50cm缓冲层带材各层薄膜△φ在5°与6°之间，△ω在4°与6°之间，模板层CeO2的△φ变化量小于0.5°，△ω变化量小于1°，表面粗糙度RMS在6nm与7nm之间。
　　4、在YYC三层缓冲层上进行YBCO超导层的生长，分别从种子层、阻挡层和模板层研究各层对YBCO超导层的影响。在YYC缓冲层上制备的YBCO带材面内外取向分别为5.3°和3.2°，单面最高Jc值为1.3MA/cm2，双面最高Jc值为1.0 MA/cm2。

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第一章 概述

1.1引言

1.2 YBCO超导材料的应用

1.3高温超导带材的研究现状

1.4 缓冲层的选择与制备方法

1.5 本论文的选题依据和研究思路

第二章 实验原理和方法

2.1直流磁控反应溅射法原理

2.2实验装置

2.3 实验中采用的表征方法

第三章 种子层的制备研究

3.1 Y2O3种子层的制备研究

3.2 CeO2种子层与Y2O3种子层的对比研究

3.3 本章小结

第四章 YYC三层缓冲层的制备研究

4.1 阻挡层YSZ的生长制备研究

4.2 模板层CeO2的生长制备研究

4.3 YYC缓冲层的双面一致性分析

4.4 YYC缓冲层带材的均匀性分析

4.5缓冲层上的YBCO带材的研究

4.6 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果