[发明专利]一种涂层导体用双钙钛矿型缓冲层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂层导体用双钙钛矿型缓冲层的制备方法，具体涉及一种涂层导体用La₂CuMnO₆，Ca₂NiWO₆和Ca₂CoWO₆三种双钙钛矿型缓冲层的制备方法。

背景技术

第二代高温超导带材即涂层导体，以其77K下优越的高场性能引起了材料科学界广泛的兴趣。涂层导体是由基带/缓冲层/超导层/保护层组成的多层结构。缓冲层是涂层导体的关键功能层，人们正在发展多种制备技术以获得高质量的缓冲层。

缓冲层的首要任务就是阻止基带中金属原子扩散进入超导层，同时防止由于氧的扩散导致金属基带被氧化。除化学阻隔作用外，缓冲层还应具备织构传递和减少金属基带与超导层之间的晶格不匹配的功能。目前已经成功使用的缓冲层材料主要包括Y₂O₃，YSZ，CeO₂，La₂Zr₂O₇，Gd₂Zr₂O₇，SrTiO₃和LaMnO₃等，由于它们结构简单、功能单一，大多数被应用在多层结构的缓冲层中。现有的缓冲层材料和制备技术仍然不能满足涂层导体性能和成本方面的要求，探索新型缓冲层及其制备技术成为目前涂层导体领域研究的热点。双钙钛矿氧化物的通式可以表示为A₂B′B″O₆，典型的A₂B′B″O₆型氧化物可以看作是由两种不同的BO₆八面体规则地相间排列所构成。双钙钛矿氧化物在结构上与超导层具有很多相似性，因此双钙钛矿型缓冲层可以有效地控制超导层的取向生长，并且可以为简化缓冲层、最终实现单层缓冲层技术提供新的途径。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、成本低且制备工艺重复性好的涂层导体用La₂CuMnO₆，Ca₂NiWO₆和Ca₂CoWO₆三种双钙钛矿型缓冲层的制备方法。该方法制备的双钙钛矿型缓冲层与涂层导体的超导层之间晶格匹配良好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种涂层导体用双钙钛矿型缓冲层的制备方法，其特征在于制备过程为：

(1)将金属氧化物按照La₂CuMnO₆、Ca₂NiWO₆或Ca₂CoWO₆中阳离子的摩尔比为2∶1∶1称量，混合研磨后在1100℃温度下恒温处理24-72小时后取出；

(2)再仔细研磨，混合充分，在压片机上用硬质钢模具，采用10MPa的压力压制成圆片状样品；

(3)将步骤(2)中的圆片状样品放在刚玉坩埚里，在硅碳管发热体管式高温炉内烧结，在空气气氛中于1000-1100℃温度下烧结24-72小时，然后随炉冷却至室温，得到相应的双钙钛矿样品；

(4)对步骤(3)中的双钙钛矿样品表面进行打磨制备成靶材；

(5)将沉积室预抽真空，以清洗后的钇稳定的氧化锆YSZ、LaAlO₃和SrTiO₃单晶基片作为衬底，在氧气压力为5-10Pa的沉积气压和780-800℃衬底温度下，用能量为550mJ、频率为5-10Hz的脉冲激光剥蚀步骤(4)中所述靶材15-30分钟以获得薄膜，并在一个大气压氧气中将所述薄膜冷却至室温，即制得双钙钛矿型缓冲层。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明制备的双钙钛矿型缓冲层薄膜具有良好c轴织构和平整表面，有效拓展了缓冲层材料的选择范围及其制备工艺，同时也使最终缓冲层的晶粒尺寸明显减小，从而降低了表面粗糙度；本发明可实现双钙钛矿型缓冲层的低成本、大规模制备。

下面通过实施例，对本发明做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1