[发明专利]一种高温超导涂层导体缓冲层Eu1-xCaxBiO3及其制备方法

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Eu_1-xCa_xBiO₃缓冲层及其制备技术。

背景技术

第二代高温超导带材即稀土钡铜氧(REBCO)涂层导体与第一代高温超导带材——铋系带材相比，REBCO涂层或薄膜在磁场下具有更加优异的本征载流性能，而且其原材料成本更低。在电力系统中具有巨大的发展潜力和良好的应用前景，将在能源、交通、医疗等方面发挥重大作用。近二十多年来，涂层导体的制备及应用研究一直是世界各国研究的热点。

由于REBCO的薄膜晶粒必须在面内和面外生长整齐使薄膜内的Cu-O面尽可能连接以获得高的临界电流密度，REBCO薄膜必须生长在具有良好匹配性的模板层上。迄今为止，国内外公认的最佳衬底材料为Ni基合金材料。而Ni基合金和REBCO高温超导材料的ab面存在一定的晶格失配，直接在Ni基合金基带上外延生长ReBCO高温超导材料几乎是不可能的。再者，在REBCO的成相热处理过程中Ni基合金与REBCO之间会有较强的相互扩散和化学反应，这就严重影响了REBCO的超导性能。因此，在Ni基合金衬底和REBCO之间必须增加一层缓冲层材料，既要充当从Ni基合金到REBCO外延生长的中间模板，又要阻挡两种材料的相互扩散，主要是Ni和REBCO中的Cu的相互扩散，这样才能保证制备出性能优良的REBCO高温超导涂层导体。因此，高温超导涂层导体都具有衬底、缓冲层(至少一层)和REBCO超导涂层三层结构。

在制备高温超导涂层导体所需的三层材料中，绝大部分缓冲层材料都处于各发达国家的知识产权的保护之下。例如：CeO2，Eu2O3，LaMnO3，MgO，La2Zr2O7，Gd2ZrO3，YSZ等。并且这些材料大都熔点很高，需在1000℃左右才能外延生长成性能良好的缓冲层，更需要在低的氧分压下进行制备，高额的制备成本将严重影响了高温涂层导体的实用化进展。开发出一种具有自主知识产权并在较低温度下空气中即可制备的缓冲层材料将具有重大意义。这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，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推动作用。

此外，制备缓冲层的方法有物理气相沉积(PVD)，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。有利于加快第二代高温超导涂层导体规模化工业应用进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温超导涂层导体的缓冲层(Eu_1-xCa_xBiO₃)。该缓冲层能在810℃左右空气中外延生长，其结构致密并且表面平整。并在随后的高温超导涂层导体的超导层的制备过程中保持结构的稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种高温超导涂层导体Eu_1-xCa_xBiO₃缓冲层，它是对高温超导涂层导体EuBiO₃缓冲层进行Eu的Ca的替代进而外延成相热处理生成的氧化物Eu_1-xCa_xBiO₃固溶体。其中0.1≤x≤0.4。