[发明专利]一种萤石型涂层导体缓冲层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于涂层导体缓冲层技术领域，具体涉及一种萤石型涂层导体缓冲层及其制备方法。

背景技术

涂层导体在液氮温区具有高的临界电流密度，低的交流损耗，以及优越的高场性能，被称为第二代高温超导带材。涂层导体是由基带/缓冲层/超导层/保护层组成的多层结构材料。其中，缓冲层是一个连续的、平整的、化学性质稳定、晶格结构匹配的过渡层。目前国内的涂层导体研发在基础研究和制备技术方面都远远落后于世界水平，需要不断开发化学溶液沉积制备缓冲层的技术。

缓冲层材料大多采用的是方铁锰矿结构、钙钛矿结构、烧绿石结构和萤石结构等氧化物，主要包括Y₂O₃、SrTiO₃、YSZ、La₂Zr₂O₇和CeO₂等，其中萤石型结构的氧化物薄膜由于具有很好的晶格匹配性以及良好的化学性质兼容性，可用作缓冲层中最上层来诱导YBa₂Cu₃O_y(YBCO)晶粒的取向生长。因此，开发新型缓冲层，获得具有良好界面和立方织构的缓冲层将有助于更进一步提高YBCO超导层的性能，促进涂层导体的制备技术进展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种比目前其它缓冲层具有更好的晶格匹配性和化学稳定性的萤石型涂层导体缓冲层。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种萤石型涂层导体缓冲层，其特征在于，该缓冲层的化学组成为Mn_xHf_1-xO₂，其中0.2≤x≤0.3。

本发明还提供了一种萤石型涂层导体缓冲层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将乙酰丙酮锰和乙酰丙酮铪按照摩尔比为x∶(1-x)的比例称取后溶解于丙酸，配制成乙酰丙酮锰和乙酰丙酮铪总摩尔浓度为0.1mol/L～1.0mol/L的前驱液，其中0.2≤x≤0.3；

步骤二、将步骤一中所述前驱液旋涂于基底上，然后将旋涂前驱液的基底置于管式炉中，在还原性气氛中，以不低于25℃/min的升温速率将炉内温度从室温升至900℃～1050℃，并保温0.2h～1h，随炉冷却至室温，得到萤石型Mn_xHf_1-xO₂缓冲层。

上述的一种萤石型涂层导体缓冲层的制备方法，步骤一中所述丙酸为分析纯试剂。

上述的一种萤石型涂层导体缓冲层的制备方法，步骤二中所述基底为LaAlO₃基底或NiW/Y₂O₃/YSZ基底，其中，NiW为镍钨金属基带，YSZ是指钇稳定的氧化锆。

上述的一种萤石型涂层导体缓冲层的制备方法，步骤二中所述旋涂的转速为1000rpm～3000rpm，旋涂时间为10s～60s。

上述的一种萤石型涂层导体缓冲层的制备方法，步骤二中所述还原性气氛为氩气与氢气的混合气氛，所述混合气氛中氢气的体积百分含量为4％。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的萤石型结构的Mn_xHf_1-xO₂(MHO)是一种新型缓冲层，它比目前其它缓冲层具有更好的晶格匹配性和化学稳定性，同时它能够有效在超导层中诱导出钉扎结构，提高超导层的性能。

2、本发明采用化学溶液沉积技术制备MHO缓冲层，工艺相对简单，可以精确控制金属组元的配比，容易实现连续制备。

3、本发明采用常规简单的金属盐配制前驱液，简化了前驱液配制条件，旋涂前驱液后采用一步快速热处理的制备方法，简化了制备工艺，可实现Mn_xHf_1-xO₂缓冲层的低成本、大规模制备。

4、采用本发明的方法制备的萤石型Mn_xHf_1-xO₂缓冲层薄膜具有良好界面和立方织构，可以充分承担织构传递的作用，在其上制备的YBCO超导层具有立方织构，同时可以在YBCO超导层中诱导出钉扎结构，进一步提高超导层的性能。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明