[发明专利]一种制备具有两种a轴晶粒的c轴YBCO高温超导厚膜的方法

说明书

本发明公开了一种制备具有两种a轴晶粒的c轴YBCO高温超导厚膜的方法，包括步骤：1)将BaCO₃粉末和CuO粉末进行配料并烧结，制得Ba‑Cu‑O粉末；2)将Ba‑Cu‑O粉末加入到Y₂O₃坩埚中加热至高温待其充分融化后，向其中加入重量固定的Ba‑Cu‑O粉末并通过长期的保温，获得初始状态恒定的Y‑Ba‑Cu‑O溶液；3)在高温溶液中加入重量固定的Ba‑Cu‑O粉末，通过改变Ba‑Cu‑O粉末的熔化时间△t_m来调节欠过饱和度的中间状态U_int，使溶液的状态达到U_int2；4)将溶液降温至第二温度；5)将固定在连接杆的籽晶材料插入到步骤4)中生长5～15s。本发明通过精细地调节溶液过饱和度，使Y‑Ba‑Cu‑O溶液在亚稳区准确的达到指定的过饱和度的状态，生长得到具有两种a轴晶粒的c轴YBCO高温超导厚膜，工艺简单，操作方便。

技术领域

本发明涉及一种高温超导材料的制备方法，尤其涉及一种制备c轴YBCO高温超导厚膜的方法，更具体地涉及一种制备具有两种a轴晶粒的c轴YBCO高温超导厚膜的方法。

背景技术

自从高温超导体发现以来，大量的晶体工作者投入到了高品质膜的基础研究和制备领域。由于YBa₂Cu₃O_x(简称YBCO、Y123、钇钡铜氧)具有高于液氮温度的超导转变温度Tc，在低于Tc的温度环境下表现出迈斯纳效应和零电阻效应等特性。正是由于YBCO高温超导材料的这些重要特性，YBCO超导厚膜在诸如限流器、滤波器等超导器件方面具有许多潜在的应用。

材料的应用取决于材料的性能，而材料的结构决定了材料的性能，进而影响了材料在实际中的应用。一般来说，由于YBCO超导晶体的晶格常数在两个方向a 轴和b轴近似相等，因而YBCO超导厚膜具有两种取向，即a轴取向和c轴取向。 c轴取向的REBCO高温超导厚膜具有较高的临界电流密度，因而在电力运输方面有重要的应用，而a轴取向的REBCO高温超导厚膜在约瑟夫森结器件方面有至关重要的应用。

液相外延(Liquid Phase Epitaxy，LPE)被普遍认为是一种极具潜力的YBCO 超导厚膜的制备方法。在液相外延生长YBCO超导厚膜的过程中，籽晶被固定在连接杆上缓慢靠近饱和溶液表面，作为唯一的形核点诱导YBCO超导厚膜的生长。由于LPE的生长条件接近平衡态，使用薄膜材料作为籽晶诱导生长得到的厚膜具有低缺陷、高平整度、高结晶性能等特点。另外，由于LPE在非真空条件下进行，因而这种方法具有制备成本低等优点。并且与一般的成膜技术相比，LPE具有较快的生长速度。

因此，能够利用LPE制备特异性的c轴取向的YBCO高温超导厚膜，对于约瑟夫森结器件开发及超导机理的基础研究具有重要意义。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种方便、高效的方法，用于在NGO基板上生长镶嵌有两种a轴晶粒的c轴YBCO高温超导厚膜，克服了溶液初始状态无法固定，以及无法将溶液的过饱和度状态调节至σ_int2等难题。