衬底与缓冲层的晶格失配对CeO_2缓冲层外延生长的影响

采用金属有机沉积(MOD)技术在La Al O3(LAO)、Y稳定的氧化锆(YSZ)和Ni-W衬底上沉积了Ce O2缓冲层薄膜,并研究了衬底与缓冲层的晶格失配对其外延生长的影响。结果表明,随着衬底和缓冲层薄膜之间晶格失配的增大,缓冲层薄膜内部的压应变增加,晶界浓度增加,晶粒生长速率减小。衬底和缓冲层薄膜之间的晶格失配越小,越有利于薄膜织构度的增大。Ce O2薄膜的表面形貌及粗糙度的演化对衬底和缓冲层薄膜之间的晶格失配并没有明确的依赖关系。     

高分子辅助化学溶液沉积法制备涂层导体SrZrO3（SZO）缓冲层

采用高分子辅助的化学溶液沉积法,通过720~800℃之间进行烧结成相,分别在氩气和空气中SrTiO3(STO)单晶基底上沉积得到织构良好的SrZrO3(SZO)外延薄膜,重点研究不同热处理气氛对SZO薄膜织构和表面微结构的影响。结果表明:氩气中制得的SZO外延薄膜c轴取向较好,且表面更加平整致密;氩气中770℃制备的SZO薄膜厚度超过230 nm。而空气中制得的SZO薄膜表面呈现局部团聚和开裂。在氩气中采用高分子辅助的化学溶液沉积法有利于制备出低成本、高性能的涂层导体用单一SZO缓冲层。     

织构金属衬底上CSD-SrTiO3薄膜的制备

涂层导体是发展77 K液氮温区强磁场下电力应用的实用化关键材料。由于缓冲层层数增加会导致控制生长、微观组织和界面结构的难度增大,所以简化缓冲层结构对涂层导体制备工艺的简化和成本的降低非常重要。本研究探索了低成本的化学溶液沉积(CSD)技术制备SrTiO_3(STO)缓冲层过程中前驱液热分解行为以及薄膜制备工艺路线对薄膜外延生长的影响,通过选取恰当的前驱液以及引入籽晶层沉积的方法最终获得了具有良好c轴织构且表面光滑的STO薄膜。     

YBCO涂层超导体的最新研究进展

评述了目前国内外最具应用前景的YBCO涂层超导体的性能、结构特点及制备技术。介绍用轧制辅助双轴织构（RABiTS）和离子束辅助沉积（IBAD）法制备织构化金属基材及缓冲层的方法。着重介绍了YBCO超导涂层的几种主要制备方法，即脉冲激光沉积法（PLD）、液相外延法（LPE）、化学溶液沉积法（CSD）、溶胶-凝胶法（sol-gel）等。     

涂层超导体缓冲层的制备

综述了涂层超导体缓冲层的作用、可利用的材料及制备方法.着重介绍了几种制备缓冲层的真空及非真空方法,即磁控溅射法、脉冲激光沉积(PLD)、溶胶-凝胶法(sol-gel)、电沉积等.展望了对下一步涂层超导体缓冲层的制备.     

制备高温超导涂层导体的技术路线分析

钇系高温超导涂层导体具备优异的超导性能,有广泛的应用前景,因此成为国际上的研究热点之一。近年来涂层导体长带的研制在日本和美国等国家取得了巨大进展,目前主要的技术路线为离子束辅助沉积（IBAD）和轧制辅助双轴织构基带（RABiTS）2种,其中IBAD技术路线的使用更为广泛而且产品性能处于领先地位。基于对上述2种技术路线进行的对比分析研究,介绍了目前世界范围内主要研究单位的进展情况,并对这2种技术路线在涂层导体结构的3个基本部分（金属基带、过渡层、超导层）的制备情况进行了具体对比分析。     

CSD-La3TaO7薄膜外延生长行为研究

涂层导体是实现氧化物高温超导材料在液氮温区强磁场应用的关键材料。在低成本的轧制辅助双轴织构/化学溶液沉积（RABiTS/CSD）路线中,缓冲层的良好外延生长是实现超导层织构生长以及高载流能力的前提,因此研究缓冲层外延生长行为就显得非常必要。本文探索了CSD技术制备La3TaO7（LTO）缓冲层过程中前驱液的热分解行为以及热处理工艺路线对薄膜取向生长的影响,通过选取恰当的LTO前驱液以及快速热处理升温的方法最终获得了良好c轴织构的LTO薄膜。     

一种新型化学溶液沉积法制备涂层导体用RE2O3（RE=Y, Sm, Eu, Dy, Yb）缓冲层

用一种新的化学溶液沉积方法在双轴织构NiW (200)合金基底上制备了涂层导体用稀土氧化物RE2O3(RE=Y, Sm, Eu, Dy, Yb)缓冲层.分别利用X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜对制得的RE2O3缓冲层的相结构、织构、表面形貌和平整度进行了检测.结果表明,RE2O3缓冲层具有较好的双轴织构,表面平整无裂纹.     

涂层导体DyBiO_3(DBO)缓冲层的低温制备

通过685～750 ℃之间进行低温成相,在LaAlO3 (LAO)单晶基底上沉积得到了有较大应用前景的涂层导体DyBiO3 (DBO)缓冲层.结果表明:所得的缓冲层c轴取向良好,致密、平整、无裂纹.当温度大于750 ℃时,DBO表面开始变得粗糙.沉积在DBO缓冲层上的YBCO超导层c轴织构的样品,样品表面平整均匀,超导转变温度在90 K左右,临界电流密度大于1 MA/cm2.从工业应用角度讲,低温的缓冲层制备具有极大的经济优势,应用前景更为广泛.     

Ce_(1-x)Sm_xO_(2-y)缓冲层的化学溶液法制备

采用化学溶液法在NiW(200)基带上进行了Ce1-xSmxO2-y(x=0,0.2,1)缓冲层的制备及生长机理研究。结果表明,化学溶液法可以成功制备出双轴织构的Ce1-xSmxO2-y缓冲层;在x=0和x=0.2的情况下,所制备的缓冲层有裂纹产生;但是随着x的增加,开裂现象被逐步抑制。对x=1的Sm2O3缓冲层而言,当厚度增加到120nm时依然没有产生裂纹,表明Sm2O3缓冲层可以作为单一缓冲层而得以使用。     

SiO2缓冲层对柔性ITO薄膜特性的影响

利用离子辅助蒸发技术在PET塑料衬底上制备柔性ITO薄膜,重点分析了柔性ITO薄膜在增加SiO2缓冲层前后的性能变化.采用X射线衍射、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测量仪、NT100光学轮廓仪等测试手段对薄膜样品进行表征.实验结果表明:增加缓冲层后,柔性ITO薄膜的X射线衍射特征峰的强度增加;薄膜电阻率减小为1.21×10-3Ω·cm;可见光峰值透过率为85%左右;表面相对光滑;薄膜电阻在一定的弯曲状态保持一定的稳定性.     

Single Buffer Using Perovskite-like RE_2Zr_2O_7 Oxides for High Temperature Superconducting Coated Conductors

Single buffer layers of either Gd2Zr2O7 (GZO) or La2Zr2O7 (LZO) with different thickness on highly textured Ni-W tapes were compared with respective to the application of YBa2Cu3O7-δ coated conductors. The superconducting performances are improved as the buffer thickness of GZO or LZO increases up to a critical value, such as 310 and 240 nm, respectively. This suggests that a thin buffer layer is insufficient to prevent the Ni diffusion. If the buffer thickness increases further, the superconducting propert...     

涂层导体在北京有色金属研究总院的研究进展

YBCO涂层导体即第二代高温超导带材,是实用化超导材料研究领域的热点。介绍了北京有色金属研究总院多年来在涂层导体制备技术方面所从事的研究工作,包括立方织构金属基带、隔离层、YBCO涂层的研究以及自主研发了多台连续的动态真空镀膜装置,例如磁控溅射、电子束蒸发、脉冲激光等。列举了所承担的科技部“863”和‘973’计划课题,涉及涂层导体研究工作的内容和取得的阶段成果。最后,展示了目前拥有的实验设施,掌握的制备技术,达到的技术水平和获得的专利。     

W含量对Ni-W合金基带取向及织构形成的影响

采用压延辅助双轴织构基板制备路线,结合X射线衍射和电子背散射衍射技术,系统研究了W量(原子分数)分别为5%、7%和9.3%的Ni-W合金基带在冷轧形变和再结晶热处理过程中的取向及织构形成的变化规律。研究发现,在冷轧形变过程中,随着W含量的增加,Ni-W合金基带中S和Copper取向含量的增量逐渐降低,而Brass取向含量的增量则呈现上升趋势,最终低W合金获得Copper型轧制织构,而高W合金获得Brass型轧制织构。在再结晶热处理过程中,低W合金立方晶粒形核较早并迅速长大,吞并其它取向,容易获得立方织构;高W合金的立方取向晶粒则和其它取向晶粒一同形核和长大,且长大速度不及其它取向晶粒,最后形成杂乱取向。     

Study of Ta-doped CeO2 Buffer Layer for Coated Conductors

采用简单的金属有机物沉积方法在自制的Ni-5W基带上成功地制备了Ta掺杂CeO2过渡层。XPS结果表明:在热处理时的还原性气氛中,Ta5+优先于Ce4+被还原为Ta4+,这有利于减少或抑制由于Ce4+被还原而产生的裂纹和孔洞。XRD结果表明除CeO2的衍射峰稍变小外,没有发现新的物相生成,这说明Ta4+部分取代了CeO2晶格中Ce4+的位置生成了Ce0.75Ta0.25O2.Ce0.75Ta0.25O2的ω-扫描和-扫描半高宽带分别是4.38o和6.67o,这表明Ce0.75Ta0.25O2具有良好的面外和面内织构。AES结果表明单层Ce0.75Ta0.25O2的厚度大约为70 nm,在过渡层的表面没有检测到Ni元素,说明该过渡层具有很好的阻止元素扩散的能力。综上说明,Ta掺杂的CeO2过渡层有望成为涂层导体用单层多功能过渡层。     

气氛对YBiO_3成相过程的影响

在不同热处理气氛下,分别对用草酸盐共沉淀法制备的YBiO3粉末及在单晶YSZ(100)衬底上采用化学溶液沉积技术(CSD)沉积的YBiO3膜进行了研究。结果表明:在空气、氩气、氩-氧气混合气体中利用草酸盐共沉淀法均能合成YBiO3相;而在氩-氢混合气氛中,由于Bi3+将被还原成单质铋,采用草酸盐共沉淀法无法合成YBiO3单相粉末。同时YBiO3相在氩-氢混合气氛中也不稳定。在YSZ(100)单晶衬底上,空气气氛中可以成功制备c轴取向的YBiO3膜,而氩-氢混合气氛条件下无法获得YBiO3膜。这一结果限制了YBiO3作为缓冲层通过RABiTS路线来制备高温超导涂层导体。