[发明专利]一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法

权利要求书

1.一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)CeO₂缓冲层纳米结构的制备

①沉积：利用脉冲激光沉积法或其它沉积方法，在单晶基片上生长CeO₂缓冲层超薄膜；CeO₂薄膜的沉积速率为每个激光脉冲0.02～0.10nm，CeO₂薄膜厚度控制在1～10nm，制得的CeO₂薄膜样品为“生长态”薄膜样品；

②退火：将“生长态”薄膜样品放入管式炉或纤维电阻炉中或原位，通入流动的氧气，在1000～1400℃的条件下退火10～60分钟，然后冷却至室温，制得带CeO₂缓冲层纳米结构的基片；

2)高温超导材料纳米结构的界面自组装生长

利用脉冲激光沉积法或其它沉积方法在带有CeO₂缓冲层纳米结构的基片上生长高温超导薄膜；高温超导薄膜厚度控制在10～50nm；由此得到的高温超导薄膜具有相应的纳米结构。

2.根据权利要求1所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，高温超导薄膜材料包括YBCO、La系、Bi系或T1系。

3.根据权利要求2所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：YBCO靶材是纯度为99.9％以上的Y₂O₃、BaCO₃和CuO混合粉末研磨后在950、970和980℃分别预烧3次，每次10～30个小时，充分研磨后在100～300个大气压下压制成圆盘，再在980℃下烧结30～60个小时所得。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：所述单晶基片是Al₂O₃(1102)或Si(100)材料。

5.根据权利要求4所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，CeO₂是将纯度为99.99％的CeO₂粉末在100～300个大气压下压制成圆盘，再在1400～1600℃下烧结20～40个小时所得。

6.根据权利要求5所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，脉冲激光沉积系统本底真空度小于2×10^-7Torr；激光器是KrF准分子激光器，该激光器的激光波长为248nm，激光频率为1～5Hz，激光能量密度为2～4J/cm²。

7.根据权利要求6所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，CeO₂薄膜沉积时的单晶基片温度为760～840℃，氧分压为200～400mTorr；CeO₂薄膜沉积完成后，样品在温度为400～450℃和200～600Torr的纯氧气氛下在原位退火30～60分钟，然后冷却到室温，沉积步骤完成。

8.根据权利要求4所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，脉冲激光沉积系统本底真空度小于2×10^-7Torr；激光器是KrF准分子激光器，所述激光器波长为248nm，激光频率为1～5Hz，激光能量密度为2～4J/cm²。

9.根据权利要求8所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，高温超导薄膜的沉积速率为每个激光脉冲0.05～0.2nm；高温超导薄膜脉冲激光沉积时基片温度为740～820℃，氧分压为200～400mTorr。

10.根据权利要求9所述的一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，高温超导薄膜脉冲激光沉积完成后在温度为400～450℃和200～600Torr的纯氧气氛下在原位退火30～60分钟，然后冷却到室温，制得样品。