[发明专利]超导涂层用Y2Ce2O7过渡层薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导薄膜缓冲层制备技术领域。特别涉及一种超导涂层用Y₂Ce₂O₇过渡层薄膜的制备方法。

背景技术

高温超导薄膜或涂层在电力电子领域具有广阔的应用前景。在电力传输领域，高温超导技术是21世纪电力领域的重要高科技技术。用在电子器件领域，高温超导薄膜需要沉积在如LaAlO₃，MgO等单晶基底上。为了获得高质量的薄膜，往往需要在LaAlO₃，MgO等基底上制作一层过渡层。用于电力领域而言，在柔性NiW金属基带上制备的YBa₂Cu₃O_7-x（YBCO）高温超导涂层，具有很大开发潜力，但仍然需要在柔性NiW金属基底上制备一层过渡层。

不管用于电子领域，还是电力领域，高温超导薄膜或涂层的过渡层都起到了非常关键的作用。这些过渡层包括：CeO₂，La₂Zr₂O₇等等。而如何制备这些过渡层，又涉及到多种技术，包括：磁控溅射（MS），脉冲激光沉积（PLD），金属有机物化学气相沉积（MOCVD），金属有机物沉积（MOD）和溶胶-凝胶（sol-gel）。其中MS，PLD，MOCVD等需要真空设施，设备昂贵，薄膜或涂层的制备成本较高。而金属有机物沉积（MOD）和溶胶-凝胶（sol-gel）无需真空设施，只需在1标准大气压下，即可完成薄膜的制备，且具有设备简单，成本低的特点。因此，目前很多研究者或工程技术人员都投入了较多精力采用MOD/sol-gel技术来开发CeO₂，La₂Zr₂O₇等过渡层的制备。

CeO₂具有与YBCO晶体良好的晶格匹配度，是良好的过渡层材料。目前，有人报道采用乙酰丙酮铈为原料，通过MOD或sol-gel技术实现了CeO₂过渡层。但氧化铈薄膜较厚时容易产生开裂，必须引入稀土元素进行掺杂，才能有效解决这一问题。另外，CeO₂过渡层上生长YBCO超导薄膜时，还会发生Ce与Ba的化学反应，形成BaCeO₃杂相。这些都是当前CeO₂过渡层需要解决的问题。

目前虽然有文献报道了Sm，La等稀土掺杂的CeO₂过渡层薄膜，但尚未有报道采用sol-gel，或MOD技术制备在CeO₂内部引入Y元素掺杂的过渡层。而磁控溅射（MS）等物理沉积技术表明，这种含有Y元素掺杂的CeO₂薄膜（Y_xCe_1-xO₂）具有良好的阻隔效果。所掺入的Y元素，与YBCO材料的Y元素具有兼容性。

除此以外，MOD或sol-gel法制备的CeO₂，La₂Zr₂O₇等过渡层薄膜仍然存在疏松多孔、表面粗糙等缺陷。有大量文献报道了在NiW金属带上制备的La₂Zr₂O₇过渡层，但因为残留C的影响，使得薄膜疏松，表面粗糙，尚不能有效阻隔Ni与YBCO的扩散，不容易获得高性能的涂层导体。如何通过工艺控制，降低C的残留，提高薄膜的致密度，提高阻隔效果，也是CeO₂过渡层薄膜需要解决的重要问题之一。

因此，采用低成本的MOD或sol-gel技术，开发一种表面平整，结构致密，对YBCO 生长有利的CeO₂过渡层，对于当前涂层导体开发具有积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导涂层用Y 掺杂的CeO2薄膜，即Y₂Ce₂O₇过渡层薄膜的制备方法，此制备方法获得的Y₂Ce₂O₇过渡层薄膜解决了现有无掺杂的CeO₂过渡层薄膜容易开裂，表面粗糙，薄膜疏松，织构度差等缺陷，满足了高温超导涂层导体的应用。