[发明专利]一种制备高温超导涂层导体LaSrMnO3缓冲层薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于高温超导材料制备技术领域，尤其涉及高温超导涂层导体La_0.7Sr_0.3MnO₃缓冲层薄膜的制备技术。

背景技术

第二代高温超导带材即稀土钡铜氧ReBCO涂层导体，由于其优良的本征电磁特性，尤其是其在高磁场下优良的载流能力，在电力系统中拥有广阔的应用前景。各发达国家从本国电力能源的技术革新和长远利益，大力推进第二代高温超导体研究与实用化进程，国际间竞争愈来愈激烈。

以Ni合金为基底的ReBCO涂层导体具有典型的三明治结构，从下至上分别是：Ni合金、缓冲层、ReBCO涂层与保护层.缓冲层的主要作用是为超导层外延生长提供晶格匹配的模板以及阻止基底与超导层之间的相互扩散。其中大部分缓冲层在超导温度下都是绝缘材料，如CeO₂，LaAlO₃，MgO，La₂Zr₂O₇，BaZrO₃等。在实用超导薄膜内部，超导电流由于超导层局部存在晶粒弱连接、缺陷或裂纹时，局部电流可能会超过超导临界电流Ic值，从而使得超导层失超。由于缓冲层大都是绝缘材料，就只能通过顶层的Ag或Cu保护层的分流来实现电流传输方向的调整.如果在ReBCO与正常金属基底之间存在连续的导体连接，即缓冲层导电，就可以不需保护层，这样既可以减少涂层导体的整体厚度，还可以提高涂层导体总的电流密度J_E。考虑到失超分流问题，导电型的缓冲层材料比绝缘型的材料将更具有实用优势。美国橡树岭实验室采用磁通溅射的技术以导电型缓冲层材料La_0.7Sr_0.3MnO₃，La_0.5Ti_0.5MnO₃，SrRuO₃等作为缓冲层，制备出YBCO/LSMO/Ni/Cu，YBCO/LSTO/Ir/Cu等导电性缓冲层结构的涂层导体，所得YBCO导体短样的最大Jc值超过2MA/cm2(77K，0T)，这一结果说明将导电型的La_0.7Sr_0.3MnO₃等缓冲层材料作为缓冲层将起到隔离、外延、电流传输三重功效，比其他传统缓冲层具有更大优势。

此外，制备缓冲层的方法除了有物理气相沉积(PVD)，还有金属有机物化学气相沉积(MOCVD)，化学溶液沉积(CSD)等。CSD法相比其它方法具有成本低，操作相对简单，成分控制精确以及适合大面积沉积等独特优势，已逐渐成为制备缓冲层和ReBCO层的主要工艺方法和研究热点。另一方面，随着采用RABiTS(轧制辅助双轴织构法)制备双轴织构的Ni基合金基带的日趋成熟，在RABiTS的Ni基合金基带采用CSD法外延生长高品质的缓冲层以及后续的超导层已逐渐成为制备第二代高温超导带材的主要技术趋势。那么利用化学溶液沉积技术制备导电型缓冲层材料La_0.7Sr_0.3MnO₃对于探索涂层导体的低成本的实用化工艺路线将具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备高温超导涂层导体La_0.7Sr_0.3MnO₃缓冲层薄膜的方法。该方法的制作成本低，易制得品质良好的La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜，能有效地发挥涂层导体缓冲层的作用。

本发明的目的由以下技术方案来实现，一种制备高温超导涂层导体La_0.7Sr_0.3MnO₃缓冲层薄膜的方法，其步骤是：

a、无水溶液制备：分析纯氧化镧(La₂O₃)按阳离子比La∶Sr∶Mn＝0.7∶0.3∶1的比例，溶解于乙酸中(乙酸与阳离子摩尔比为10∶1)。待完全溶解后，将溶液置于红外干燥箱中，待溶液被烘干成白色固体(即乙酸镧)后取出。将乙酸锶和乙酸锰按照上述阳离子比La∶Sr∶Mn＝0.7∶0.3∶1的比例与制得的白色固体混和溶解在丙酸中，形成无水溶液；

b、胶体制备：在a步的无水溶液中加入聚乙烯醇缩丁醛(PVB)形成胶体；

c、胶体涂敷与干燥：将b步制得的胶体涂覆在基片上，再进行干燥；