[发明专利]高性能REBCO多层膜、应用及其制备方法

摘要

本发明涉及一种钇钡铜氧涂层导体技术领域的高性能REBCO多层膜、应用及其制备方法。本发明涉及的高性能REBCO多层膜由REBCO薄膜层和STO夹层组成。本发明还涉及所述高性能REBCO多层膜在制备高温超导带材中的应用。本发明还涉及所述的高性能REBCO多层膜的制备方法，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。本发明制备的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，临界电流密度高达5MA/cm2；本发明的REBCO多层膜在自场下和磁场下都具有高的临界电流，具有高结合力，可满足超导电缆等多种应用需求，适合产业化生产。

主权项

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。