低氟MOD法制备YBCO高温超导带材研究-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 由于 YBa2Cu3O7-x(YBCO)涂层导体在性价比以及电学性能等方面具有 Bi 系高 温超导带材所无法比拟的优势，因而在强电领域将有着更加广阔的商业应用前景。 在众多制备 YBCO 涂层导体的方法中，金属有机沉积(MOD)法具有无需真空系统、 可精确控制前驱液成分以及便于大面积沉积等优点，是低成本、大规模制备 YBCO 涂层导体的首选方法。本论文基于低氟 MOD 法在沉积有 Y2O3/YSZ/CeO2(YYC)缓 冲层的金属基带表面开展了 YBCO 超导薄膜制备工艺的研究。 采用环烷酸铜取代三氟乙酸铜制备了低氟含量的前驱液，通过研究前驱液溶 质在多种常用溶剂中的溶解情况确定了合适的溶剂，同时研究所得前驱液的稳定 性发现采用四氢呋喃作溶剂制备的前驱液在室温下、纯氮气环境中可稳定保存 30 天。随后系统地研究了低氟 MOD 法低温热处理过程中升温速率对前驱膜表面形貌 以及 YBCO 薄膜微观结构和表面形貌的影响。 另外开展了低氟 MOD 法高温热处理工艺对 YBCO 薄膜的影响研究，通过优 化各种工艺参数(处理温度、氧分压以及单层膜厚度)，在较优的工艺参数下得到纯 c 轴取向、面内外半高宽分别为 4.6°和 1.4°的 YBCO 超导薄膜，在 77K、自场条件 下测得其临界电流密度以及临界电流分别为 0.4MA/cm2 和 40A/cm-width。同时在 低氟 MOD 法制备 YBCO 薄膜过程中发现，BaCeO3 的形成与缓冲层中 CeO2 的表 面形貌有关，CeO2 的表面晶粒大小和表面均方根粗糙度较大都会导致大量的 BaCeO3 生成，从而影响 YBCO 薄膜的外延生长；通过在高温热处理结束时添加高 温氧化退火过程，可大幅减少 YBCO 薄膜中 YBa2Cu4O8(Y124) 相缺陷的含量。 关键词：YBCO 涂层导体，低氟 MOD 法，外延生长 I ABSTRACT ABSTRACT Due to its low price/performance ratio and excellent electrical properties, YBa2Cu3O7-x (YBCO) coated conductors have gained more attractions than Bi-based high-temperature superconducting wires. Among various fabrication methods, metal organic deposition (MOD) method is a promising approach for its non-vacuum process, easily controlling composition and large volume deposition. In this thesis, YBCO superconducting films are deposited by MOD method on metal tapes buffered with Y2O3/YSZ/CeO2 (YYC). The precursor solution with low fluorine concentrations is synthesized by replacing copper-trifluoroacetate with copper-naphthenate. Then the solubility of solution is investigated with different solvents, and an appropriate solvent is determined. At the same time, the stability of the precursor solution is studied，and it can be stably preserved 30 days with Tetrahydrofuran as solvent at room temperature and N2 atmosphere. Then the influences of heating rate of decomposition on percursor films and YBCO films are systematically studied. Meanwhile, the influences of conversion parameters of MOD method, such as, temperature, oxygen partial pressure and