[发明专利]一种在氧化铝晶体基底上制备高温超导薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种在氧化铝晶体基底上制备高温超导薄膜的方法，属于超导材料的制备技术领域。本发明的技术方案要点为一种在氧化铝晶体基底上制备高温超导薄膜的方法，采用高纯铝阳极氧化技术制备氧化铝晶体基底，用有机盐沉积法和溶胶凝胶法在氧化铝晶体基底上外延生长CeO2过渡层和YBCO超导层。本发明采用高纯铝阳极氧化技术制备氧化铝晶体基底，解决了用大面积的蓝宝石作为基底成本较高、难以加工和尺寸限制等问题；制备的YBCO/CeO2/Al2O3晶片成本低廉、易于操作且加工形状和尺寸易于实现。

主权项

一种在氧化铝晶体基底上制备高温超导薄膜的方法，其特征在于具体步骤为：（1）氧化铝晶体基底的制备，将0.2mm厚纯度为99.99%的铝片剪切后放入丙酮中超声清洗15分钟，再将超声清洗后的铝片在350℃的温度下隔绝空气退火3小时，将退火处理后的铝片进行电化学抛光，以退火处理后的铝片作为阳极，圆形铜片作为阴极，阴阳两极平行相对，以体积比为5:1的乙醇和高氯酸的混合溶液作为电解液，在20V的电压和6‑8℃的温度下电解直至铝片表面一层黑色薄膜退去，电解后用60℃热水冲洗表面的电解液，然后以预处理后的铝片作为阳极，铂电极作为阴极，在摩尔浓度为1.0mol/L的醋酸溶液中于5℃进行阳极氧化直至铝片变为透明的氧化铝为止，其中氧化的电压为45V，最后将得到的氧化铝基底用高纯水清洗后置于退火炉中，在高纯氧气气氛下以50℃/s的升温速率升温至800℃保温1小时，然后随炉冷却后制得氧化铝晶体基底；（2）CeO2过渡层的制备，以丙酸为溶剂配制摩尔浓度为0.4mol/L的乙酰丙酮铈前驱液，将氧化铝晶体基底置于旋涂机中进行乙酰丙酮铈前驱液的涂覆，然后升温至1000℃并保温5分钟后随炉冷却制得CeO2/Al2O3基片；（3）YBCO超导层的制备，首先按照n（Y）：n（Ba）：n（Cu）=1:2:3的摩尔配比将Y(CH3COO)3·4H2O、Ba(CH3COO)2和Cu(CH3COO)2溶于蒸馏水中，再加入三氟乙酸，在60℃的水浴中搅拌3小时，然后使用旋转蒸发仪将上述溶液进行低压蒸馏，待溶液成为粘稠状后加入甲醇稀释并反复蒸馏，最后加入甲醇控制总的阳离子摩尔浓度为1.5mol/L得到YBCO前驱液，将CeO2/Al2O3基片置于甲醇中清洗10分钟，再置于旋涂机中涂覆YBCO前驱液，在高纯氧气气氛下经过烧结工艺制得YBCO/CeO2/Al2O3晶片。