[发明专利]一种稀土元素掺杂的YxSm1-xBCO超导薄膜的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及YBCO高温超导薄膜材料的掺杂改性方法，属于YBCO涂层超导薄膜制备技术领域。

技术背景：

YBCO超导材料，由于其本身的一系列优势，被认为是最有可能被大规模应用的超导材料之一。但是，YBCO高温超导材料有一个缺点，即随着外加磁场的增加，其输运的临界电流密度显著下降。然而YBCO超导材料的应用通常是处于一定的外加磁场下的，所以要达到实用化要求，不仅要求其在零磁场下具有较高的输运电流能力，而且在高场下也应具有较大的输运电流能力。研究发现，在YBCO薄膜中适量引入的一些缺陷可以作为钉扎中心，有效地减少磁通蠕动，改善YBCO的场性能。引入钉扎中心包括基板表面修饰、纳米颗粒掺杂和稀土元素取代等几种方法。本发明创新地将基板表面修饰和稀土元素掺杂结合起来，提供一种基板表面修饰的方法，并在修饰过后的基板上制备稀土元素掺杂的Y_xSm_1-xBCO(0≤x≤1)超导薄膜。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在经过钯Pd纳米点修饰后的氯酸镧LAO基板上制备Y_xSm_1-xBCO(0≤x≤1)超导薄膜的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S100：制备钯Pd纳米点，包括以下步骤：

步骤S101：将乙酰丙酮钯溶解到正丙酸中，得到钯离子溶度为0.001～0.003mol/L的前驱溶液；

步骤S102：将步骤S101中的前驱溶液采用旋涂的方式涂覆在氯酸镧LAO基板单晶上，形成前驱膜，涂覆时间为50～70s，转速为3000～4000r/min；

步骤S103：将步骤S102中的前驱膜在惰性气体的保护气氛和1000～1300℃下烧结20～120min，在氯酸镧LAO基板表面生成钯Pd纳米点；

步骤S200：通过低氟工艺制备Y_xSm_1-xBCO(0≤x≤1)前驱溶液，包括以下步骤：

步骤S201：将醋酸钇与醋酸钡按摩尔比1：2的比例溶解在去离子水中，在30～40℃下充分搅拌混合物,等所述混合物溶解成混合溶液后，按照醋酸钇与三氟乙酸摩尔比为1：3的比例向所述混合溶液加入三氟乙酸后，在30～40℃下反应2～5h，在40～50℃下旋转蒸发，得到白色粉末，用无水甲醇溶解所述白色粉末得到钇Y、钡Ba的前驱溶液；

步骤S202：将醋酸铜与α-甲基丙烯酸按摩尔比1：4的比例溶解在无水甲醇中，溶解后的溶液在60～70℃下回流2～10h，在40～50℃下旋转蒸发，得到蓝色凝胶，用无水甲醇溶解所述蓝色凝胶，得到铜Cu的前驱溶液；

步骤S203：钇Y、钡Ba、铜Cu的前驱溶液分别过滤后混合，得到蓝色透明溶液，使蓝色透明溶液在40～50℃下旋转蒸发得到蓝色凝胶，再用无水甲醇稀释蓝色凝胶，制得包括钇离子、钡离子和铜离子的总阳离子浓度为1.5mol/L，得到YBCO前驱溶液；

步骤S204：将S201中的醋酸钇改为醋酸钐，按照与S201、S202和S203相同的工艺配置成SmBCO前驱溶液；

步骤S205：将YBCO、SmBCO前驱溶液按照需要的比例进行混合，得到Y_xSm_1-xBCO(0≤x≤1)前驱溶液；

步骤S300：在经过钯Pd纳米点修饰后的氯酸镧LAO基板上涂敷Y_xSm_1-xBCO(0≤x≤1)，包括以下步骤：

将步骤S200中配置好的Y_xSm_1-xBCO(0≤x≤1)前驱溶液通过旋涂的方法涂覆在步骤S100中经过钯Pd纳米点修饰后的氯酸镧LAO基板上，得到Y_xSm_1-xBCO(0≤x≤1)前驱膜；

步骤S400：低温烧结，包括以下步骤：

在室温下，将前驱膜以600℃/h的升温速度升温至100℃，再以200℃/h的升温速度升温至400℃，得到非晶前驱膜，其中，从室温升至150℃升温过程中，通入干氧，气体流量是0.1～0.3L/min；在150℃至400℃升温过程中，通入湿氧；湿氧是以0.1～0.3L/min的气流量通入温度为25℃～35℃的蒸馏水中获得的；

步骤S500：高温烧结，包括以下步骤：