[发明专利]一种在双轴织构NiW合金基片上制备高温超导涂层导体NiO/SmBiO3复合缓冲层薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于高温超导材料制备技术领域，尤其涉及一种高温超导涂层导体复合缓冲层薄膜的制备技术。 

背景技术

以YBa₂Cu₃O_7-X(YBCO)为代表的第二代高温超导涂层导体，具有较第一代BSCCO系超导带材更高的临界电流密度以及磁场中更好的超导性能，在超导电缆、超导电机和超导变压器等方面将有着重大应用前景，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。 

由于YBCO是硬、脆的氧化物，要制备长的超导带材，必须沉积在柔软的金属基带上。同时在高温下YBCO中的Cu会和Ni进行离子交换，影响超导性能。另外，Ni基带本身的晶格和YBCO的失配较严重，难以直接在NiW基带上外延生长织构的YBCO薄膜。因此为了避免金属基带与超导层之间的互扩散，并提供具有高Jc的双轴织构的YBCO生长所需的模板，就需要在超导层与金属基带之间加入缓冲层。为了外延生长出性能良好的YBCO涂层导体，人们研究了许多缓冲层材料，比如SrTiO₃，La₂Zr₂O₇，BaZrO₃，CeO₂，RE₂O₃和REBiO₃等等。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。 

此外，REBiO₃缓冲层材料是西南交通大学超导与新能源中心自主研发的新型缓冲层材料，于2006年5月申请了发明专利(申请号为200610020920.5)，它与现有的较为成熟的其它缓冲层材料相比，该材料成相温度大大降低，在空气气氛中650-850℃也可制备出织构与形貌良好的REBiO₃缓冲层材料。这都将大大降低涂层导体的制备成本，并打破国外发达国家在涂层导体缓冲层材料的专利保护与封锁，将为我国在第二代高温超导涂层导体研究与实用化进程中起到重大积极推动作用。 

目前，传统的涂层导体的结构为CeO2/YSZ/CeO2/Ni基合金，CeO2/YSZ/Y2O3/Ni基合金，以及CeO2/La₂Zr₂O₇/Ni基合金，CeO2/Ga₂Zr₂O₇/Ni基合金.其中它们的缓冲层大都采用以物理方法为主的工艺进行制备，这使得缓冲层的制备具有工艺复杂，成本高，且不适合大规模沉积等缺点。此外，近些年研究报道证明在Ni基合金上自氧化外延NiO，再在NiO上外延生长缓冲层和YBCO超导涂层的这一结构将是一种施之可行的结构。分别参见文献[Supercond.Sci.Technol.2006，19：169]和[Appl.Phys.Lett.2007，90：012510]，而SmBiO3缓冲层是REBiO3系列缓冲层与NiO晶格最为匹配的缓冲层材料，所以研究Ni基合金上自氧化外延NiO工艺以及SmBiO3缓冲层在NiO上的制备工艺，即NiO/SmBiO3复合缓冲层薄 膜的制备工艺，符合当今国际的发展趋势。并将打破国外其他涂层导体复合缓冲层工艺制备的保护与封锁，将为我国的第二代高温超导涂层导体的研究与应用化进程起到积极的推动作用。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是，在我国第二代高温超导涂层导体研究成果的基础上开发出一种在双轴织构NiW合金基片上制备高温超导涂层导体NiO/SmBiO3复合缓冲层薄膜的方法，使之具有材料成相温度低，生产成本低的优点，其客观上也为打破国外其他涂层导体复合缓冲层工艺的制备保护与封锁，并为我国第二代高温超导涂层导体的研究与应用化进程起到积极的推动作用。 

本发明的目的是通过如下的手段实现的： 

一种双轴织构NiW合金基片上制备高温超导涂层导体NiO/SmBiO3复合缓冲层薄膜的方法，其复合缓冲层制备步骤包含：