[发明专利]多层复合结构稀土钡铜氧超导膜及其制备方法

说明书

本发明公开了多层复合结构稀土钡铜氧超导膜及其制备方法，该制备方法包括：在基底上交替沉积REBa_1+xCuO_7‑y膜和金属层，形成的超导膜表示为(REBa_1+xCuO_7‑y/M)n，其中RE为稀土元素，M表示金属层，0.5≤x≤1,0<y<0.5，其中，REBa_1+xCuO_7‑y使用化学溶液涂覆，所述化学溶液涂覆使用的前驱物中含有稀土金属、钡和铜的盐类，所述金属层使用物理气相沉积，经过热处理后得到所述多层复合结构稀土钡铜氧超导膜。采用本发明的制备方法，能够获得高质量高临界电流密度的超导膜。

技术领域

本发明属于高温超导材料技术领域，具体涉及多层复合结构稀土钡铜氧超导膜及其制备方法。

背景技术

稀土钡铜氧(REBa_1+xCu₃O_7-y，其中RE为稀土元素如Y、Gd、Sm等，0.5≤x≤1，0<y<0.5)高温超导膜是第二代高温超导导线(又被称为涂层导体)的核心组成部分，它在液氮温度(77K)具有极高的自场临界电流密度(一般高于1MA/cm²)，并且适合在高磁场环境下应用。制备高温超导膜的技术主要包括真空沉积和化学溶液沉积两大类，目前世界上使用的较多的真空沉积主要是脉冲激光沉积(PLD)和金属有机物化学气相沉积(MOCVD)，由于气相沉积本身的稳定性，这两种技术均能制备出高质量稳定的二代高温超导导线。化学溶液沉积法最大的优点是无需真空环境便可以实现高质量过渡层与超导层的大规模生产，因此在REBa_1+xCu₃O_7-y涂层导体长带的制备上，可以极大地降低了高性能涂层导体长带的制造成本，是一种具有良好应用前景的低成本技术。

对于二代超导带线制造而言，如果我们可以提高超导层的厚度并成比例的提高临界电流，就意味着大幅度地降低成本和大幅度地提高导线的质量。Lubo-rsky等人于1988年发现YBCO膜的临界电流密度会随着膜厚度的增加而迅速下降，即存在临界电流密度厚度依赖效应。并且这种效应是不依赖于YBCO层的制备方式，即采用激光脉冲沉积(PLD)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、金属有机物沉积(MOD)等技术制备的超导膜都呈现临界电流密度随着膜厚度增加而迅速降低的趋势。