[发明专利]一种纳米粒子诱导外延生长制备YBCO薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种纳米粒子诱导外延生长制备YBCO薄膜的方法，该方法为：一、制备Ho_xCe_1‑xO_2‑δ纳米粒子的分散液或者Dy_xCe_1‑xO_2‑δ纳米粒子的分散液；二、将Ho_xCe_1‑xO_2‑δ纳米粒子的分散液或者Dy_xCe_1‑xO_2‑δ纳米粒子的分散液涂敷于衬底上，干燥后得到表面修饰纳米粒子的衬底；三、将Ho_xCe_1‑xO_2‑δ纳米粒子的分散液或Dy_xCe_1‑xO_2‑δ纳米粒子的分散液加入到YBCO前驱液中，搅拌均匀后旋涂在表面修饰纳米粒子的衬底上，再置于石英管式炉中，在氩氧混合气下晶化，在氧气气氛中进行渗氧处理，随炉冷却后得到纳米粒子诱导取向增强的YBCO薄膜。本发明制备了具有c轴取向优势的立方状的纳米粒子，该纳米粒子通过自组装行为修饰衬底表面，诱导超导层外延取向生长，同时超导层中引入立方状纳米粒子，充分增加超导层的磁通钉扎性能。

技术领域

本发明属于高温超导材料技术领域，具体涉及一种纳米粒子诱导外延生长制备YBCO薄膜的方法。

背景技术

YBCO涂层导体是基于双轴织构缓冲层模板生长的类单晶氧化物，是高温超导材料在液氮温区实现高场应用的关键材料。研究人员一般通过织构化模板解决超导层的弱连接问题，通过引入有效磁通钉扎中心以改善临界电流密度-磁场特性，这是将高温超导材料推进到商业应用阶段的根本途径。

科研人员引入多种钉扎化合物，例如单相、混合多相、点替代、混合Y和RE离子(RE＝Ce，Gd，La)等。在脉冲激光沉积制备技术方面，直接通过在REBCO靶材中添加第二组元或者改变靶材的名义组分来实现第二相或者缺陷结构的原位引入，研究最多的第二相主要为Y₂BaCuO₅、BaZrO₃、BaHfO₃、BaTiO₃、BaNbO₃、RE₂O₃等，在REBCO超导基体中形成沿c轴方向竹节状的关联缺陷。在金属有机气相沉积技术研究方面，通过调节前驱体组份，获得高掺杂含量(20％～25％)的YGdBCO+BaZrO₃涂层导体带材，具有优异的性能，第二相在超导基体中仍然形成沿c轴方向的竹节状缺陷。在化学溶液沉积技术研究方面，通过改变前驱液组份引入第二相纳米粒子，研究最典型的仍然为BaZrO₃纳米点，在超导基体中形成纳米点状缺陷。由于化学溶液法制备的BaZrO₃纳米组织并没有呈现PLD-BaZrO₃组织在c轴方向上的有序化，涂层导体表现出非常弱的钉扎各向异性。

化学溶液沉积技术引入钉扎中心具有优异特性，已经取得了一定进展。但是，引入的纳米粒子一般会限制超导层的生长，并没有促进超导层的外延生长，在超导基体中还没有形成一种立体三维缺陷结构，并没有全方位改善超导层的磁通钉扎能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种纳米粒子诱导外延生长制备YBCO薄膜的方法。该方法制备了具有c轴取向优势的立方状的纳米粒子(Ho_xCe_1-xO_2-δ或Dy_xCe_1-xO_2-δ)，立方纳米粒子通过自组装行为修饰衬底表面，诱导超导层外延取向生长。同时超导层中引入立方状纳米粒子，充分增加超导层的磁通钉扎性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纳米粒子诱导外延生长制备YBCO薄膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：