涂层导体DyBiO3(DBO)缓冲层的低温制备.pdfVIP

第38卷 第5期 稀有金属材料与工程 V01．38，No．5 2009年 5月 RAREMETALMATERI^【．SANDENGn叮EERING May2009 孙瑞萍，李 果，蒲明华，王文涛，赵 勇 (西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室，四川成都610031) (DBO)缓冲层。结果表明：所得的缓冲层c轴取向良好，致密、平整、无裂纹。当温度大于750℃时，DBO表面开始变得 粗糙。沉积在DBO缓冲层上的YBCO超导层c轴织构的样品，样品表面平整均匀，超导转变温度在90K左右，临界电流 密度大于lMlA／cm2。从工业应用角度讲，低温的缓冲层制备具有极大的经济优势，应用前景更为广泛。 关键词：涂层导体；DyBi03缓冲层；低温成相 中图法分类号：O 51l十．3 文献标识码：A 484．1；O484．5；0 为了实现涂层导体在电力系统的应用，人们投 5％H2．Ar环境中得到了高度织构、平整、无裂纹的 入了大量的人力和物力进行研究探索，近年来在涂 层导体的制备方面取得了一些成果【l。】，但它仍不能 料一般都需要高达950℃退火温度才能织构化，为了 大规模生产应用，主要原因是缺少稳定、实用的制 防止高温下金属基带氧化，热处理过程需要在H2．心 备工艺，其中之一就是探索价格低廉的缓冲层制备 环境中进行。如果能降低退火温度，能量损耗就会减 工艺15,6]。为此，人们研究了许多缓冲层材料，包少，同时会降低工艺的复杂性，这对涂层导体的工业 化生产十分有利。 括SrTi03[7,81，La2Zr207【9，101，Ce02【11】·和RE203【12】 等，值得注意的是，多层缓冲层诸如Ce02／YSZ／Ce02据最近报道的一系列涂层导体的可能缓冲层 和SrRu03／YSZ／MgO／A1203113,14]jE．已经外延生长了 性能较好的YBCO超导层，得到较高的临界电流密 度。然而多层膜制备工艺复杂，成本相对很高，不 ℃的退火温度下得到高质量的REBi03薄膜。本研究 适合大规模工业生产。 化学溶液沉积法(CSD)是制备涂层导体的一种经 济实用方法。这种方法在溶液配制过程中化学成分控 在比较低的退火温度685—750℃之间得到了C轴取向 制得很精确，而且工艺相对简单、易于操作。据报道， 良好，表面致密平整的缓冲层薄膜。 采用化学方法制备出的YBCO超导层，临界电流密度 1 实验 以大于10MA／cm2【81。但是目前采用这种方法制备的涂 层导体就成本而言并没有达到工业化的水平。一方面 选用尺寸为10mmxl0 是因为在制备过程中广泛使用诸如丁醇盐【8】，异丙醇 片作基底。前驱物金属硝酸盐添加到环己烷中，搅拌 盐[101，金属2，4戊烷聚酯‘121，甲基乙醇盐‘151，环烷酸 直到硝酸盐全部溶解，并加入聚甲基丙烯酸提高溶液 盐【16】等金属有机盐，这些金属有机盐不但不稳定而且 的黏度，从而得到有机物体系。最终的溶液中离子浓 mol／L。缓冲层薄膜是通过 价钱极其昂贵。另一方面，在缓冲层制备过程中需要 度为c(Dy)=c(Bi3+)=0．25 很高的热处理温度，高温环境对仪器的要求较高，且 匀胶机把前驱胶体旋涂在单晶基片上，随后热处理得 能量消耗无形中也增加了成本，另外增加了流水生产 到的。薄膜涂敷以后先在160℃左右干燥，之后放入 烧结炉烧结，温度控制在500℃左右，目的是分解金 制备工艺的时间。Sathyamurthy等【1‘7】报道在1100℃ 的4％H2一At气氛中沉积了La2Zr=07缓冲层。Bhuiyan等 人till在同样的条件下制备了Ce02。Zhou等人【18