YBCO涂层导体用YSZ阻挡层的快速制备研究-电子信息材料与元器件专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 摘要 摘 要 钇系第二代高温超导带材因具有临界电流密度高、价格低廉、不可逆场高等 诸多优点，所以备受各国科学家关注，成为近年来尖端科学领域的研究热点。随 着 YBCO 长带材逐渐产业化，对其过渡层长度和制备速度的要求也越来越高。本 文基于直流磁控溅射法研究了沉积有 Y2O3 种子层的镍钨合金(Ni-5at.%W)基带上 YSZ 阻挡层薄膜的快速制备工艺。此后在不同温度下快速制备的 YSZ 阻挡层的上 制备了 CeO2 模板层层薄膜和 YBCO 超导层薄膜，研究了 YSZ 薄膜织构和表面形 貌对以上两层薄膜的影响。主要包括以下三方面研究： 1. 在本实验室条件下寻找 YSZ 阻挡层薄膜的最优温度工艺参数。研究该生长 温度下 YSZ 薄膜相对于 Y2O3 种子层薄膜的优化，包括无杂峰的外延生长、更窄的 面内面外半高宽。制备出最优生长温度下的 YSZ 阻挡层薄膜呈完全外延生长，面 外半高宽 3.23°,面内半高宽 6.3°,表面均方根粗糙度 4.32nm。 2. 以不同卷绕速度快速制备了 YSZ 阻挡层薄膜，分析得出在更快速制备过程 中，YSZ 阻挡层薄膜质量得到提升，但是薄膜厚度相应减少。其中以 7m/h 的卷绕 速度制备出的带材，面外半高宽 3.4°,面内半高宽 5.8°,均方根粗糙度 2.8nm。之后 采用实验室的直流磁控溅射系统在一米长的基带上试制出均匀性良好、薄膜质量 高的 YSZ 阻挡层。 3. 研究了快速制备的 YSZ 阻挡层薄膜的质量对 CeO2 模板层薄膜和 YBCO 超 导层薄膜的影响。实验证明结构更好的 YSZ 阻挡层薄膜上沉积的 CeO2 模板层薄 膜质量更好。在 700℃的生长温度下制备的 YSZ 阻挡层薄膜所对应的 CeO2 模板层 薄膜呈纯 c 轴取向，面外半高宽为 3.9°,面内??扫描四个峰半高宽在 5.8°和 6.7°之 间波动，表面均方根粗糙度 2.4nm。该生长温度下的 YSZ 薄膜所对应的 YBCO 超 导薄膜均呈 c 轴外延生长，由 XRD 测试得 YBCO（005）衍射峰面外半高宽为 4.2°， 面内??扫描四个峰平均面内半高宽为 5.7°。从 SEM 扫描图上看出该温度下 YSZ 阻 挡层所对应的 YBCO 薄膜表面形貌良好，用―Leipzig‖ Jc 测试系统测得薄膜 Jc 为 0.6 MA/cm2。 关键词：反应直流溅射，YSZ 阻挡层，快速制备，生长温度，卷绕速度 I ABSTRACT ABSTRACT The second generation of High-Temperature Superconductor (HTS) tapes have many advantages such as high critical current density, low cost and higher Hirr, etc. Scientists concerned about it in recent years, it has become a hot spot of researches. With the gradually industrialization of YBa2Cu3O7-δ (YBCO) long tape, we need longer buffer layer and faster deposition speed. This research based on the DC magnetron sputtering deposition of Y2O3 seed layer of Ni-5at.%W substrate, trying to study yttria-stabilized ZrO2 (YSZ) barrier film on fast deposition process. Since then prepared CeO2 cap layer films and the YBCO superconducting layer film on this YSZ film in different temperature, find the affects of YSZ films texture and surface morphology to the above two layers of film. Include the following three aspects: The optimal temperature process parameters of YSZ barrier film under the laboratory conditions was find. YSZ film deposition u