[发明专利]一种快速制备高性能ReBCO高温超导薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种快速制备高性能ReBCO高温超导薄膜的方法，包括：步骤(1)：利用传统方法配制全氟ReBCO前驱液；步骤(2)：在步骤(1)中的全氟ReBCO前驱液中加入DEA，搅拌，定容，获得DEA‑ReBCO前驱液；步骤(3)：将步骤(2)中获得的DEA‑ReBCO前驱液涂覆到衬底上，烘干，获得DEA‑ReBCO凝胶膜；步骤(4)：将步骤(3)中获得的DEA‑ReBCO凝胶膜进行恒温热解，热解完成后冷却；步骤(5)：将步骤(4)中冷却后的DEA‑ReBCO凝胶膜高温烧结，获得ReBCO薄膜。本发明中提供的制备方法能够大大的缩短热解时间，从而缩短了整个制备的时间，提高了反应效率，更加有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及化学溶液法制备第二代高温超导薄膜技术领域，更具体的说是涉及一种快速制备高性能ReBCO高温超导薄膜的方法。

背景技术

ReBCO超导薄膜具有很多优良的性能，例如超导转变温度高、临界电流密度大及极低的微波表面电阻等，可广泛应用于移动通讯、航空航天、科研及军工等领域。由于其应用前景的广阔，需求量不断增多，所以用低沉本的方法大批量生产ReBCO超导薄膜是大势所趋。由稀土(Re)、钡(Ba)、铜(Cu)、氧(O)元素组成的第2代的高温超导材料，统写为ReBCO。

目前制备高性能的ReBCO超导薄膜主要是利用脉冲激光沉积、多元共蒸发、金属有机化学气相沉积及金属有机溶液沉积等。以脉冲激光沉积为代表的真空镀膜方法，其设备及其维护成本高，生产效率低，难以大规模工业化生产；而以三氟乙酸-金属有机溶液沉积(TFA-MOD)为代表的化学方法，虽然可以降低生产成本，但其工艺时间长，也不利于大规模工业化生产。目前国内外的研究者都积极研究如何缩短金属有机溶液沉积的工艺流程时间，以实现快速制备高性能的超导薄膜。

三氟乙酸-金属有机溶液沉积方法制备ReBCO超导薄膜工艺时间绵长的原因是：在薄膜热处理过程中的低温热解环节，由于三氟乙酸铜易挥发且分解速度快，所以要控制升温速率，使温度缓慢上升(一般为0.05℃/min)，以抑制铜盐的挥发且不破坏薄膜结构，达到维持薄膜原结构并精确控制超导薄膜组分的目的(精确的薄膜组分是高性能超导薄膜的必备条件)。整个低温热解过程所需要的时间超过20小时，目前为了解决这个问题，科学家们采用不同的方法来实现降低铜盐的挥发，以达到可以快速升温的目的。

最常用的方法是利用不易挥发的铜盐来替代三氟乙酸铜，且新的铜盐的热分解行为要与三氟乙酸钡、三氟乙酸钇的热分解行为相似。日本的YoshitakaTokunaga、HiroshiFuji等利用环烷酸铜来替代三氟乙酸铜，可使升温速率高达5℃/min，大大降低热解过程所耗费的时间。M.S.Bhuiyan、M.Paranthaman等利用硫酸铜来替代三氟乙酸铜，可使整个低温热解过程只需要1.5-2小时，最终薄膜的临界电流密度也可以达到1.8MA/cm²。其他学者也尝试利用丙烯酸铜、苯甲酸铜、甲基丙烯酸铜等无氟的铜盐替代三氟乙酸铜，以实现提高升温速率，达到快速热解的目的。

另一种方法是在全氟前驱液中加入螯合剂，使三氟乙酸铜形成二聚体或者多聚体，抑制铜盐升华，缓解分解反应。目前最常见的方法是在低温热解过程中通入水蒸气，使铜盐形成二聚体，有利于减少铜盐的挥发，可适当提高升温速率。这种方法虽然可以缩短热解时间，但是整个热解过程也要十几个小时，时间还是很长，不利用工业化生产。

因此，如何研究一种可实现快速热解，整个热解过程短，有利于工业化生产的制备ReBCO的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够实现快速热解，且提高薄膜的性能的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种快速制备高性能ReBCO高温超导薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：配制全氟ReBCO前驱液；