[发明专利]超导涂层用YxCe1‑xO2/La2Zr2O7复合过渡层薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导薄膜缓冲层制备技术领域。特别涉及一种超导涂层用Y_xCe_1-xO₂/La₂Zr₂O₇复合过渡层薄膜的制备方法。

背景技术

高温超导薄膜或涂层在电力电子领域具有广阔的应用前景。在电力传输领域，高温超导技术是21世纪电力领域的重要高科技技术。对于电力领域而言，在柔性NiW金属基带上制备的YBa₂Cu₃O_7-x（YBCO）高温超导涂层，具有很大开发潜力，但仍然需要在柔性NiW金属基底上制备一层过渡层。

这些过渡层起到了非常关键的作用，不仅可以为YBCO涂层的生长提供基础，还能阻隔金属Ni与超导层YBCO之间的扩散。这些过渡层包括：CeO₂，La₂Zr₂O₇，SrTiO₃等等。而如何制备这些过渡层，又涉及到多种技术，包括：磁控溅射（MS），脉冲激光沉积（PLD），金属有机物化学气相沉积（MOCVD），金属有机物沉积（MOD）和溶胶-凝胶（sol-gel）。其中MS，PLD，MOCVD等需要真空设施，设备昂贵，薄膜或涂层的制备成本较高。而金属有机物沉积（MOD）和溶胶-凝胶（sol-gel）无需真空设施，只需在1标准大气压下，即可完成薄膜的制备，且具有设备简单，成本低的特点。因此，目前很多研究者或工程技术人员都投入了较多精力采用MOD/sol-gel技术来开发CeO₂，La₂Zr₂O₇， SrTiO₃等过渡层的制备。

CeO₂具有与YBCO晶体良好的晶格匹配度，是良好的过渡层材料。但氧化铈薄膜较厚时容易产生开裂，必须引入稀土元素进行掺杂，才能有效解决这一问题。另外，CeO₂过渡层上生长YBCO超导薄膜时，还会发生Ce与Ba的化学反应，形成BaCeO₃杂相。这些都是当前CeO₂过渡层需要解决的问题。更重要的是，CeO₂过渡层不能有效阻隔YBCO和Ni之间的扩散，因此还往往与其他过渡层一起构成复合过渡层才能获得高性能的YBCO涂层。

近年来，有大量的研究者开发了La₂Zr₂O₇过渡层，希望在Ni带上沉积完后La₂Zr₂O₇过渡层，直接制备YBCO涂层。但结果表明，在La₂Zr₂O₇上制备的YBCO涂层往往性能并不理想。特别是采用化学法制备的YBCO，容易形成a轴晶粒。

因此，对于低成本的化学制备YBCO涂层导体而言，采用单一的CeO₂过渡层，或单一的La₂Zr₂O₇过渡层，都不能满足高性能YBCO涂层的要求。设计并制备出一种新型的复合过渡层具有重要意义。本发明提供了一种复合过渡层结构，将Y 掺杂的CeO₂，即Y_xCe_1-xO₂薄膜，与La₂Zr₂O₇薄膜复合，通过控制涂层的层数与厚度，获得高性能的Y_xCe_1-xO₂/La₂Zr₂O₇复合过渡层，为高性能的YBCO涂层制备奠定了基础。

发明内容