PLD法制备YBCO高温超导带材缓冲层的研究

摘要

第二代高温超导体(YBCO)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,成为当今超导技术发展的重点。然而对多元氧化物薄膜而言,其晶格结构和特性比较复杂,尤其是直接在柔性金属基带Ni-W基带上制备YBCO超导层存在严重的晶格失配和互扩散困难,因此需要在Ni-W基带上制备高质量的缓冲层。本实验室采用PLD技术在RABiTS基带上制备了CeO2/YSZ/CeO2缓冲层,通过改变工艺参数改善薄膜的结构和表面形貌,主要的内容如下:　　 1)首先研究了工艺参数(基底温度,混合气体气压,脉冲激光能量,靶基距)对CeO2种子层薄膜结构和表面形貌的影响,优化了生长工艺,制备了完全c轴单一取向的薄膜。同时也研究了薄膜厚度与微裂纹之间的关系,当薄膜达到或超过100 nm时,薄膜产生微裂纹。　　 2)在优化CeO2种子层的基础上依序生长了YSZ隔离层和CeO2帽子层。通过改变工艺参数,得到了生长YSZ薄膜的最优工艺参数。研究表面,制备YSZ薄膜和CeO2帽子层的工艺参数的范围较宽。　　 3)通过XRD的ω扫描和φ扫描模式,对整个缓冲层进行了分析,整个缓冲层内都具有非常好的平面内外延性质。运用PLD技术在CeO2/YSZ/CeO2过渡层上制备了YBCO超导体,YBCO(005)摇摆曲线的半高宽为3.1,YBCO(103)的面内织构度为6.7,说明金属基带的双织构已经很好的外延至YBCO薄膜,并且YBCO薄膜电流密度达到1.5×106 A/cm2。