[发明专利]一种钙钛矿型缓冲层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜材料技术领域，具体涉及一种钙钛矿型缓冲层的制备方法。

背景技术

第二代高温超导涂层导体在77K的优越高场性能，使它成为替代第一代实用高温超导材料的首选材料。涂层导体是由基带/阻隔层/超导层/保护层组成的多层结构。目前，国内的涂层导体研发在基础研究和制备技术方面都远远落后于世界水平，特别是在缓冲层沉积技术方面差距更大，因此，从实用化角度出发，迫切需要以低成本沉积技术为途径解决涂层导体中缓冲层制备的技术问题。

缓冲层承担着传递织构和化学阻隔两大任务。目前人们多采用多层膜结构的缓冲层来实现上述两大主要功能，但是缓冲层层数越多，制备工艺越复杂，成本就越高，控制其生长、微观组织以及界面结构的难度也就越大，因此简化缓冲层结构，甚至是采用单缓冲层一直是人们努力的目标。由于SrTiO₃具有较小的氧扩散系数、与Ni和YBCO之间的化学兼容性很好，而且与YBCO之间的晶格失配又很小，因此人们一致认为它是制备涂层导体单缓冲层的首选材料。

目前缓冲层的制备技术多采用真空物理气相沉积(PVD)和非真空的化学溶液沉积(CSD)，前者的技术特点是容易获得高性能薄膜，但设备复杂，制备速度慢，成本较高，制备实用化的长带存在困难；而后者的特点是工艺相对简单，可以精确控制金属组元的配比，能够在复杂形状表面均匀成膜，设备成本低，容易实现连续制备，其中CSD技术中金属有机沉积(MOD)工艺应用较多。目前利用MOD法制备SrTiO₃缓冲层的前驱物中钛通常选用的是钛的醇盐，但金属醇盐在空气中易水解特性会使前驱液的配制以及存储难度加大，不利于常规条件下缓冲层的沉积，另外，由于SrTiO₃与NiW基带之间存在很大的晶格失配，导致采用常规旋涂热处理工艺很难获得良好c轴取向的SrTiO₃缓冲层薄膜，故选择恰当的前驱物来配制稳定性良好的前驱液，同时设计合理的涂覆、热处理工艺从而制备c轴织构的SrTiO₃缓冲层将有力促进涂层导体的制备技术进展。

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，提供一种制备方法简单，采用常规原料，不需要特殊设备，生产成本低的钙钛矿型缓冲层的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钙钛矿型缓冲层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将乙酰丙酮氧钛和含有1/2个结晶水的醋酸锶按照摩尔比为1∶1的比例进行称量，然后向醋酸锶中加入体积比为1～10∶1的丙酸和乙酰丙酮的混合溶剂溶解制得溶液A，向乙酰丙酮氧钛中加入2-甲氧基乙醇溶解制得溶液B，再将上述溶液A和溶液B混合均匀，配制成乙酰丙酮氧钛和醋酸锶的摩尔浓度均为0.1mol/L～1.0mol/L的前驱液；

(2)取部分步骤(1)中所述前驱液，向前驱液中加入体积比为1～10∶1的丙酸和乙酰丙酮的混合溶剂，再加入2-甲氧基乙醇进行稀释，搅拌均匀后得到乙酰丙酮氧钛和醋酸锶的摩尔浓度均为0.003mol/L～0.05mol/L的前驱液；

(3)将步骤(2)中稀释后的前驱液以2000转/分钟～5000转/分钟的速率旋涂于用丙酮超声清洗过的基底上，旋涂时间为10s～60s，然后将旋涂前驱液后的基底置于管式炉中，于低氧环境中，以不低于50℃/min的升温速率将炉内温度从室温加热至850℃～1100℃后保温0.1h～1h，再以不低于2℃/min的降温速率冷却至室温，得到SrTiO₃形核层薄膜；所述低氧环境为质量纯度为99.999％的高纯Ar，或为氧质量含量为10^-10ppm～10^-3ppm的Ar-H₂混合气氛，或为氧质量含量为10^-10ppm～10^-3ppm的N₂-H₂混合气氛；