[发明专利]一种化学溶液沉积制备Gd2Zr2O7缓冲层的方法

说明书

技术领域

本发明属于高温超导涂层导体研究领域，涉及一种化学溶液沉积法制备Gd₂Zr₂O₇缓冲层的方法。

背景技术

第二代高温超导带材，由于其优良的本征电磁特性，尤其是其在高磁场下优良的载流能力，在电力系统中拥有广阔的应用前景。

高温超导涂层导体组成包括三部分，基底、缓冲层、超导层，缓冲层材料在其中既作为生长模板，又充当阻隔层，作用重大。La₂Zr₂O₇由于热稳定性以及与NiW基底和YBCO很好的化学匹配性，已成为涂层导体研究的热点。Gd₂Zr₂O₇和La₂Zr₂O₇一样是具有烧绿石结构的复合氧化物材料，从与YBCO和NiW晶格匹配角度来讲，Gd₂Zr₂O₇也满足作为缓冲层的条件。近年来，大部分是采用价格昂贵的金属醇盐为原料来制备La₂Zr₂O₇（LZO），因此成本高，故需要加以改进，为了进一步降低成本，本专利中采用硝酸盐Gd(NO₃)₃.6H₂O和ZrO(NO₃)₃.2H₂O为前驱物来制备高品质的Gd₂Zr₂O₇薄膜,代替La₂Zr₂O₇。

发明内容

本发明的目的在于提供一种价格低廉，有利于大规模工业化生产的制备Gd₂Zr₂O₇缓冲层的方法，该方法制备工艺与物理法相比简单易行、成本低、不污染环境、可大规模工业化生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为，一种化学溶液沉积制备Gd₂Zr₂O₇缓冲层的方法，其特征在于：依次由以下步骤构成：

a、Gd₂Zr₂O₇前驱溶液的制备：

将Gd (NO₃)₃.6H₂O和ZrO(NO₃)₃.2H₂O按照离子浓度Gd⁺³：Zr⁺⁴为1：1溶于羟乙基甲基醚中，加入氧化聚乙烯20000调节溶液的黏度，获得前驱溶液；

b、湿膜的制备：将所获得的前驱溶液均匀涂覆在织构基带上，获得湿膜。

c、干膜的制备：将湿膜进入恒温干燥设备，完全去除薄膜中水份。

d、分解成相：

放入通有H₂/Ar还原气氛的热处理炉内，先以1℃/min-5℃/min速率升温至350℃－600℃，让有机物和硝酸盐充分分解，后直接升温至成相高温区1100℃－1200℃，保温0.5－2小时，获得Gd₂Zr₂O₇薄膜。

2、根据权利要求1所述的一种化学溶液沉积制备Gd₂Zr₂O₇缓冲层的方法，其特征在于：所述a步中，硝酸钆、硝酸锆和羟乙基甲基醚的用量比为：1摩尔（硝酸钆＋硝酸锆）：0.5－3升体积羟乙基甲基醚。

根据本发明所述的一种化学溶液沉积制备Gd₂Zr₂O₇缓冲层的方法，其特征在于：所述a步中，氧化聚乙烯20000的加入量为前驱溶液总质量的3wt.﹪-5wt.﹪。

本发明技术方案有益效果在于：与现有技术相比，其一，采用硝酸盐体系化学溶液沉积法，极大地降低了制备成本，并且化学法更易大规模工业化生产； 其二，制备的Gd₂Zr₂O₇薄膜性能可以与La₂Zr₂O₇相媲美。

附图说明