[发明专利]一种自组装LaAlO3纳米线、制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于高温超导材料制备技术领域，具体涉及高温超导涂层导体过渡层表面改性的制备技术。

背景技术

YBCO高温涂层超导材料在电力、医疗设备、通讯等方面有着广泛的潜在应用。而这些应用要求高温超导体需有一个高的临界电流，尤其在外加磁场下。但是YBCO超导体属于第二类超导材料，在外加磁场下会有部分磁通经过内部，电流通过时引起磁通蠕动，导致其临界电流密度（J_e）随着外加磁场的增加而急剧下降的。

研究表明通过人为的在超导材料内部引入适量的缺陷，可作为钉扎中心，可以在保持超导相的转变温度和织构性能基本没受到大的破坏的同时，很好的提高薄膜在高场下的J_e值。

过渡层表面改性是一种很好的引入人工钉扎的方法。该方法是在制备 YBCO薄膜以前，在沉积基板上预先形成一层纳米物，利用纳米物与YBCO的错配度引入缺陷，形成钉扎中心。目前的制备方法，工艺复杂且纳米物的均匀性，取向性及密度等形态较难控制。

发明内容

本发明的目的在于解决过渡层表面改性制备过程中存在的问题，本发明提供了一种工艺非常简单、成本低廉、形态可控的方法来制备纳米线，并将其作为高温超导涂层导体过渡层表面改性，在此纳米线上涂覆YBCO, 此纳米线可作为引入钉扎中心的钉扎源。也可在此纳米线上沉积纳米颗粒，使其起到分散纳米颗粒的，限制纳米颗粒尺寸的作用。

本发明的纳米线之间的取向差基本为0；数目在10-100个/μm²；垂直基板方向的高度为0.2-4nm，平行基板方向的长度为50-1000nm，平行基板方向的宽度在10nm-100nm。

本发明可将LaAlO₃（LAO）或SrTiO₃(STO)等单晶基板偏离其标准（001）面一定角度进行切割，然后热处理，可以根据偏离角度的不同在其表面获得不同规格的纳米线。具体步骤如下：

1）单晶基板的预处理：将(001)-LAO或（001）-STO单晶基板偏离标准（001）一定角度进行切割并抛光，其中偏离标准（001）取向的角度不大于40度。

2）烧结：在通Ar保护气体的条件下，将步骤1）中处理好的基板于 800～1300℃烧结10～1000分钟，在基板表面得到数目为10-100个/μm²，高度在0.2-4nm，长度在50-1000nm，宽度在10nm-100nm，不同纳米线之间的取向差基本为0的纳米线。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1）本发明工艺及其简单，是一种新的制备技术。

2）本发明的纳米线数目和尺寸可通过偏离角度进行控制

3）本发明制备的纳米线密度大，分布均匀，不同纳米线之间的取向差约为0，尺寸与数目受偏离角度控制，

4）本发明产生的纳米线可做为形核中心，再次沉积纳米颗粒，进行二次表面修饰。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

附图说明

图1、实施例1中制备的纳米线的AFM-3D照片。

图2、实施例2中制备的纳米线的AFM线扫图。

图3、实施例3中制备的纳米线的AFM-2D照片。

具体实施方法

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1）将（001)-LAO单晶基板偏离标准（001）取向10°进行切割并抛光处理；

2）在Ar气保护条件下，将步骤1）中处理好的LAO置于管式炉中于 1100℃烧结300分钟，得到均匀的纳米线。

4）偏离角度为10°的LAO纳米线表面形貌图如图1所示，由此AFM-3D 照片可见纳米线取向差约为0，数目为86个/μm²，长度为100-900nm，高度为0.5-1.7nm，宽度在10-30nm。

实施例2

1）将（001)-LAO单晶基板偏离标准（001）取向40°进行切割并抛光处理；

2）在Ar气保护条件下，将步骤1）中处理好的LAO置于管式炉中于 800℃烧结1000分钟，得到纳米线。

4）偏离角度为40°的LAO纳米线表面形貌线扫图如图2所示，由此线扫可见纳米线高度为0.5-1nm，宽度在20-50nm，颗粒密度约20个/μm²。

实施例3

1）将（001)-LAO单晶基板偏离标准（001）取向0.2°进行切割并抛光处理；