[发明专利]一种REBCO纳米粒子复合YBCO超导层的制备方法

说明书

本发明公开了一种REBCO纳米粒子复合YBCO超导层的制备方法，该方法包括：一、将REBCO的粒子经高速搅拌剥离得到含有REBCO纳米粒子的溶液；二、配制含REBCO纳米粒子的YBCO前驱液；三、将含REBCO纳米粒子的YBCO前驱液涂覆于衬底上得到含纳米粒子的湿膜；四、热处理得到热解膜；五、晶化热处理得到REBCO纳米粒子复合YBCO超导层。本发明采用弱酸条件下的高速搅拌剥离得到含有稳定分散REBCO纳米粒子的溶液，保证了溶液中的金属离子比例无变化，且均可作为YBCO前驱液的同质离子，避免了对YBCO超导层的成相反应的影响，进而避免制备过程中引入其他第二相，提高了超导层的磁通钉扎性能。

技术领域

本发明属于薄膜材料技术领域，具体涉及一种REBCO纳米粒子复合YBCO超导层的制备方法。

背景技术

第二代高温超导YBCO(YBa₂Cu₃O_x)涂层导体在液氮温区高磁场下具有优异的临界电流密度，其制备技术是超导研究的热点之一。提高YBCO超导薄膜的载流性能的方法是在超导体内引入高密度钉扎中心。钉扎中心按照维度分类，有零维(氧或铜空位)、一维(位错)、二维(孪晶界或堆垛层错)和三维(纳米粒子或局部应变区)钉扎中心。

研究人员通过多种方法引入不同的磁通钉扎中心。采用化学溶液沉积制备引入纳米点缺陷、第二相、表面缺陷等。例如通过改变金属离子的配比，例如引入过量钇形成Y_1.5Ba₂Cu₃O_y，或者用一部分稀土元素来替代钇也可以获得点缺陷形成钉扎中心Y_0.7Sm_0.3Ba₂Cu₃O_y。一般在超导层中形成RE₂O₃或者RECuO₂等作为钉扎中心。通过引入第二相BaZrO₃、BaHfO₃、BaTiO₃等纳米粒子，在YBCO超导层中形成钉扎中心。通过缓冲层表面纳米结构的诱导，生长出缺陷结构，引入人工钉扎中心，制备纯强本征钉扎涂层导体REBCO(RE＝Gd、Sm和Dy等)，得到具有本征钉扎中心的超导层。这些研究一般得到第二相的钉扎中心，很难获得同质化合物作为钉扎中心的超导层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种REBCO纳米粒子复合YBCO超导层的制备方法。该方法采用弱酸条件下的高速搅拌剥离工艺得到含有稳定分散REBCO纳米粒子的溶液，保证了溶液中的金属离子比例无变化，且均可作为YBCO前驱液的同质离子，避免了对YBCO超导层的成相反应的影响，进而避免制备过程中引入其他第二相，有效提高了超导层的磁通钉扎性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种REBCO纳米粒子复合YBCO超导层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将REBCO的粒子加入到混合溶液中进行高速搅拌剥离，得到含有REBCO纳米粒子的溶液；所述混合溶液由乙醇和丙酸按照(1～5)：100的体积比配制得到；所述高速搅拌剥离的速度为30000rpm～40000rpm，时间为1h～2h；

步骤二、将三氟乙酸钇、乙酸钡和乙酸铜按照钇∶钡∶铜＝1∶2∶3的原子比溶解于步骤一中的含有REBCO纳米粒子溶液中，得到含REBCO纳米粒子的YBCO前驱液；

步骤三、采用旋涂法或浸涂法将步骤二中得到的含REBCO纳米粒子的YBCO前驱液均匀涂覆于衬底上，得到含纳米粒子的湿膜；

步骤四、将步骤三中得到的含纳米粒子的湿膜进行热处理，得到热解膜；

步骤五、将步骤四中得到的热解膜进行晶化热处理，得到REBCO纳米粒子复合YBCO超导层。