MOCVD法制备YBCO带材超导层工艺研究

摘要

第二代YBa2Cu3O7-δ（YBCO）高温超导带材因其高的临界温度、低的制备成本、良好的电学性能等优点，在强电领域中受到了全世界的关注。因此在超导电动机、发电机、储能系统、电缆方面有良好的应用前景。目前制备YBCO超导层方法很多，而金属有机化学气相沉积（MOCVD）法能够快速、连续沉积YBCO薄膜，因此具有极大的开发价值。
　　本论文是基于自制的MOCVD系统，在沉积有Y2O3/YSZ/CeO2缓冲层的金属基带上进行YBCO薄膜制备工艺的研究，为后期规模化制备YBCO奠定基础。研究内容如下：
　　首先，对自制MOCVD系统进行进一步改进。通过对进液装置中的喷口进行了优化，降低了发生堵塞的几率，并使金属有机源能以雾状的形式进入蒸发皿，有利于闪蒸的进行。同时将反应腔中的加热方式，由电阻丝加热改成了由卤钨灯提供热源的光辅助式加热。
　　其次，改善金属有机Ba源的制备方式。通过添加助配体的方式，有效降低了Ba源的蒸发温度，提高了Ba源的利用率，为研究的顺利进行提供了原料保证。同时研究了添加助配体对所制备的YBCO薄膜的影响。
　　最后对比了电阻丝加热方式和光辅助加热方式下薄膜沉积工艺的差别。在光辅助加热方式下，采用较优的工艺参数下得到了纯c轴取向、面内和面外的半高宽分别为4.8°和1.8°的YBCO高温超导薄膜，其临界电流密度为Jc=0.2 MA/cm2。并对沉积区域均匀性进行了试验，发现沉积区域内样品性能接近，但在成份形貌上仍有一定差别，需要进一步改善。

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第一章 概述

1.1超导发展历程

1.2高温超导技术的应用

1.3 YBCO涂层导体、晶体结构特征及薄膜生长技术

1.4 YBCO高温超导技术发展现状及趋势

1.5研究背景和研究内容

第二章 MOCVD系统设计及样品的表征

2.1 MOCVD 原理及工艺介绍

2.2 MOCVD系统简介

2.3 自制MOCVD系统的改进

2.4 MOCVD薄膜样品特征的表征

第三章 金属有机源及气氛对YBCO薄膜性能的影响

3.1 金属有机源的热学特性

3.2 对金属Ba源的处理

3.3 金属Ba源对YBCO薄膜的影响

3.4 O2与N2O混合作为氧化气体

3.5 本章小节

第四章 MOCVD法在Ni-W上制备YBCO的研究

4.1 电阻丝式加热方式下制备YBCO的参数优化

4.2 光辅助式加热方式下制备YBCO的参数优化

4.3 两种加热方式下的对比和最优化下的微观分析

4.4 用MOCVD法制备较长带材的研究

4.5 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果