[发明专利]一种生长REBCO高温超导准单晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导材料领域，更具体地，涉及一种生长REBCO高温超导准单晶体的方法。

背景技术

自REBa₂Cu₃O_x(简称REBCO、RE123、稀土钡铜氧，RE＝Y、Gd、Sm、Nd等)超导体被发现以来，就引起了人们的广泛关注。由于其具有完全抗磁性、高临界电流密度和高冻结磁场等特性，REBCO超导体在诸如磁悬浮力、磁性轴承、飞轮储能和永磁体等方面有许多潜在的应用。

对于进一步的科研工作,生长大尺寸、高品质的单晶体具有很重要的意义。而传统制备REBCO单晶体的方法是利用顶部籽晶提拉法，这种方法由于对于坩埚的依赖性从而具有很大的局限性，例如生长大尺寸困难，操作复杂、对生长条件要求苛刻等。

反之，顶部籽晶熔渗生长法(TSIG)和顶部籽晶熔融生长法(TSMG)是制备超导块体材料的常用方法，然而鲜有利用上述两种方法制备超导准单晶体的报道。现有的技术中REBCO准单晶制备采用的是Y123+1wt％CeO2，这种制备方法因其中含有的固体Y211较少，表面张力作用小，液体流失比较严重，导致晶体生长速度慢，生长不完全，导致研发人员无法进行有效的物性研究及器件的应用开发。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种REBCO高温超导准单晶体的方法，能够克服顶部籽晶提拉法制备REBCO单晶体的诸多缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种REBCO高温超导准单晶体的方法，在空气中熔融织构法制备生长无RE211掺杂的REBCO高温超导准单晶体，满足科研和实际工业化生产的需求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种生长REBCO高温超导准单晶体的方法，包括如下工序：

a)按照摩尔比Ba：Cu＝2：3制备Ba₂Cu₃O₅粉末；

b)按RE₂O₃+2Ba₂Cu₃O₅+(0.3～1.5)wt％CeO₂的配比制备前驱体；

c)将所述前驱体置于生长炉中以籽晶诱导熔融织构法生长REBCO高温超导准单晶体；

其中，工序b)中的前驱体为工序a)获得的Ba₂Cu₃O₅粉末按RE₂O₃+2Ba₂Cu₃O₅+(0.3～1.5)wt％CeO₂的比例混合均匀，压制而成的圆柱形前驱体。具体地，前驱体中RE₂O₃和Ba₂Cu₃O₅的摩尔比为1:2，CeO₂为RE₂O₃和Ba₂Cu₃O₅粉末的总质量的0.3～1.5％；

进一步地，工序c)中，所述籽晶置于前驱体的上表面中心处，以顶部籽晶熔融织构生长REBCO高温超导准单晶体。

优选地，所述籽晶采用嵌入式籽晶法压制成圆柱形前驱体，并且工序c)中，所述籽晶以嵌入式籽晶法熔融织构生长REBCO高温超导准单晶体。

其中，嵌入式籽晶法压制成圆柱形前驱体是指：将Ba₂Cu₃O₅粉末按RE₂O₃+2Ba₂Cu₃O₅+(0.3～1.5)wt％CeO₂的配比混合均匀，再压制形成圆柱形的前驱体，并在压制过程中，将籽晶水平固定地嵌入所述前驱体上表面中央区域的内部，所述籽晶的诱导生长面位于所述前驱体的内部，且所述诱导生长面的背面与所述前驱体的上表面共面，形成所述嵌入式籽晶前驱体。