[发明专利]高性能REBCO多层膜、应用及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能REBCO多层膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取镀有隔离层的IBAD-MgO基带，采用多靶多通道脉冲激光方法，制备得到所述高性能REBCO多层膜；

所述方法包括如下步骤：

步骤1，取REBCO和STO靶材，装在腔体中的靶托；

步骤2，取镀有隔离层的IBAD-MgO基带，缠绕在多通道脉冲激光沉积系统内；

步骤3，关闭镀膜系统的门，抽真空到所需真空度1×10^-7-6×10^-5Torr，启动加热器，升温到REBCO薄膜工艺所需的温度值；

步骤4，通入氧气，将气体的气压调节到REBCO薄膜镀膜工艺所需的气压值；

步骤5，启动激光靶旋转与扫描系统，启动准分子激光器能量和频率升到REBCO薄膜镀膜工艺所需的值；

步骤6，等加热温度、气压、激光能量、激光频率稳定后，打开激光光路开关，开始靶材表面预溅射过程；

步骤7，等激光蒸发形成的椭球状等离子体稳定后，启动多通道传动装置的步进电机开关，并将基带的行走速度调到所需值，进行镀膜，金属基带通过多次缠绕在多通道传动装置的辊轴，多次通过镀膜区；

步骤8，完成REBCO镀膜后，关闭激光靶旋转与扫描系统，将靶材换到STO靶材；

步骤9，将温度调整到STO薄膜工艺所需的温度值；

步骤10，将氧气气压调节到STO薄膜镀膜工艺所需的气压值；

步骤11，启动激光靶旋转与扫描系统，启动准分子激光器能量和频率升到STO薄膜镀膜工艺所需的值；

步骤12，等加热温度、气压、激光能量、激光频率稳定后，打开激光光路开关，开始靶材表面预溅射过程；

步骤13，等激光蒸发形成的椭球状等离子体稳定后，启动多通道传动装置的步进电机开关，并将基带的行走速度调到所需值，进行镀膜，金属基带通过多次缠绕在多通道传动装置的辊轴，多次通过镀膜区；

步骤14，完成STO镀膜后，关闭激光靶旋转与扫描系统，将靶材再换回REBCO靶材；

步骤15，将温度调整到REBCO薄膜工艺所需的温度值；

步骤16，将氧气气压调节到REBCO薄膜镀膜工艺所需的气压值，然后重复步骤5-7；

步骤17，完成镀膜后，关闭步进电机、加热器和激光光路开关；

步骤18，等降到100℃以下，通入氮气，开腔取出样品，即得所述高性能REBCO多层膜；

所述高性能REBCO多层膜，由两层REBCO薄膜层以及位于中间的STO夹层组成；

所述STO夹层的厚度为10～480nm，结构为纯C轴取向；

所述REBCO薄膜镀膜工艺所需的温度值为750-850℃；

步骤4中，所述REBCO薄膜镀膜工艺所需的气压值为200-500mTorr；

步骤5中，REBCO薄膜镀膜所需的激光能量为250-450mJ，激光频率为40-180Hz；

步骤9中，STO薄膜镀膜所需的温度值为350-700℃；

步骤11中，STO薄膜镀膜所需的激光能量为250-450mJ，激光频率为1-160Hz；

步骤13中，行走速度为50～200m/h；

所述REBCO多层膜具有纯C轴取向、光滑致密表面和高临界电流密度。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1，将镀有隔离层的IBAD-MgO基带的一端缠绕到第一卷盘上；

步骤2.2，牵引金属基带多次缠绕在多通道传动装置的辊轴上，在辊轴之间形成多通道金属基带；

步骤2.3，将金属基带的另一端固定在第一卷盘上；编码器和步进电机控制退火速度，使金属基带通过多通道传动装置的滚轴缠绕，多次通过加热器。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤7中，行走速度为20-200m/h。

4.一种由权利要求1所述方法得到的高性能REBCO多层膜在制备高温超导带材中的应用。