[发明专利]一种高温超导涂层导体RESbO3缓冲层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温超导材料制备技术领域，尤其涉及一种高温超导涂层导体缓冲层及其制备技术。

背景技术

作为第二代高温超导带材，稀土钡铜氧（REBCO）涂层导体由于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。比如在多种超导装置中有很多的应用，例如电缆、变压器、发电机和电动机。各发达国家从本国电力能源的技术革新和长远利益出发，大力推进第二代高温超导体研究与实用化进程，国际间竞争愈来愈激烈。

一方面由于REBCO超导层材料自身具备的特点将导致高温超导涂层导体都具有衬底、缓冲层（至少一层）和REBCO超导涂层三层结构，各发达国家投入巨资并经过二十多年的发展开发出了一系列具有实用化水平的缓冲层材料。比如SrTiO₃,La₂Zr₂O₇,CeO₂，YSZ,RE₂O₃等。随之而来的将是知识产权的垄断和高价格的限制。另一方面，随着采用RABiTS（轧制辅助双轴织构法）制备双轴织构的Ni基合金基带的日趋成熟，在RABiTS的Ni基合金基带外延生长高品质的缓冲层以及后续的超导层已逐渐成为制备第二代高温超导带材的主要技术趋势。但是在Ni基合金基底上沉积氧化物缓冲层时，由于Ni基合金基底的自发不定向氧化，很容易导致生成取向杂乱的NiO，进而严重影响后续超导层的织构生长。为了解决这个问题，大都在还原气氛中进行制备。

此外，目前的高温超导涂层导体的制备的技术主要基于真空技术的物理方法，包括脉冲激光沉积法(PLD)、磁控溅射法(MSP)、电子束蒸发沉积(EBE)等。传统的基于真空技术的物理方法的使用将导致其制备成本居高不下，难以被大规模应用并商业化。而基于化学溶液法的制备技术（CSD）具有成本低廉，操作简单，成分控制精确以及适合大面积沉积等独特优势，将具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温超导涂层导体RESbO₃缓冲层及其制备方法。该缓冲层能在980℃以下氢氩还原气体中外延生长，其结构致密并且表面平整。并在随后的高温超导涂层导体的超导层的制备过程中保持结构的稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:

一种高温超导涂层导体RESbO₃缓冲层，它是由RE₂O₃和Sb₂O₃外延成相热处理生成的RESbO₃氧化物固溶体，RE为Y（钇）,Sm（钐）,Dy（镝）,Ho（钬）中的一种。

RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)缓冲层都具备立方结构，其赝晶格参数与REBCO超导层和Ni基合金基底均具有良好的匹配性，由RE₂O₃和Sb₂O₃固溶生成的RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)将在900℃以上外延成相,将远高于REBCO超导层的外延成相温度(800℃左右)，使得RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)缓冲层在随后的高温超导涂层导体的超导层的制备过程中将保持结构的稳定。

本发明的RESbO₃(RE=Y,Sm,Dy,Ho)缓冲层的性能将有本发明所提供的实验得到验证。

本发明的另一个目的在于提供一种制备高温超导涂层导体RESbO₃缓冲层薄膜的方法。它是采用以乙酸盐作为前驱物的化学溶液沉积法在氢氩还原气氛中进行制备，具有操作简单，成本低廉，适合大规模沉积等优点。其步骤是：

a、无水溶液制备：将前驱物RE的乙酸盐和乙酸锑按金属阳离子比RE:Sb=1:1的比例溶解在丙酸中，形成无水溶液；

b、胶体制备：在a步的无水溶液中加入聚乙烯醇缩丁醛形成成膜性好的胶体；

c、胶体涂敷与干燥：将b步制得的胶体涂覆在基片上，烘干、备用；

d、热分解处理：将涂敷有胶体的基片置于烧结炉中，并在烧结炉中通入5%体积含量的H₂-Ar混合气体，然后使炉温从室温以0.6℃/min升至440℃～500℃，再以1.4～2℃/min的速度升至570℃～620℃，并保温0.5～1小时；