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。     

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。     

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。     

金属基底上IBAD-YSZ缓冲层的生长机理

用离子束辅助沉积(IBAD)方法,变换辅助离子束的能量和束流密度,在Hastelloy基底上制备了钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜,作为涂层导体的缓冲层。XRD的结果显示:在一定的离子能量和束流密度的范围内,能够制备出高质量双轴织构的(001)取向的YSZ缓冲层,随着辅助离子束能量和束流密度的增大,IBAD-YSZ的面外取向和面内织构都出现先变好又变坏的现象。文中用辅助离子束对薄膜破坏程度的各向异性对结果做了解释。     

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。     

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.     

高分子辅助化学溶液沉积制备涂层导体CeO_2缓冲层

分别采用两种高分子辅助化学溶液沉积方法,在双轴织构的NiW(200)合金基底上制备了涂层导体CeO2缓冲层.结果表明,制得的CeO2缓冲层双轴织构良好,表面无裂纹.比较两种不同的高分子辅助方法,利用聚甲基丙烯酸辅助制得的CeO2表面平整,均方根粗糙度在1 μm×1μm的范围内仅为2 nm,粗糙度远小于利用聚乙烯醇辅助沉积而得的CeO2缓冲层.     

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.     

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。     

铜基体预沉积铜-金刚石复合过渡层金刚石膜的制备与表征（英文）

在铜基体表面电沉积铜-金刚石复合过渡层,采用电镀铜加固突出基体表面的金刚石颗粒,最后利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在复合过渡层上沉积大面积的与基体结合牢固的连续金刚石膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱和压痕试验对所沉积的金刚石膜的表面形貌、内应力及膜/基结合性能进行研究。结果表明:金刚石膜由粗大的立方八面体颗粒与细小的(111)显露面颗粒组成,细颗粒填充在粗颗粒之间,形成连续的金刚石膜。复合过渡层中的露头金刚石经CVD同质外延生长成粗金刚石颗粒,而铜表面与粗金刚石之间的二面角上的二次形核繁衍长大成细金刚石颗粒。金刚石膜/基结合力的增强主要来源于金刚石膜与基体之间形成镶嵌咬合和较低的膜内应力。     

在NiW合金基底上用化学溶液法制备CeO_2/La_2Zr_2O_7过渡层

采用化学溶液方法(CSD)在立方双轴织构的NiW合金基底上制备出了CeO2/La2Zr2O7(LZO)过渡层。利用常规XRD和XRD四环衍射仪对薄膜的取向进行了研究,结果显示CeO2薄膜和LZO薄膜具有很强的面内和面外取向,其中,CeO2(111)面φ扫描的半高宽值(FWHM)约8.35°,(200)面ω扫描的FWHM值约为6.54°。用高分辨扫描电子显微镜观察到薄膜表面致密平整,没有裂纹和孔洞。原子力显微镜测试结果表明,在30μm×30μm范围内,CeO2薄膜表面均方根粗糙度(Rrms)为5.9nm。     

Metal Organic Deposition of Lanthanum Zirconate Buffer Layer on Biaxially Textured Ni-5%W Substrate

In this study,a simple template consisted of Y2O3 and La2Zr2O7 (LZO) layers was fabricated on rolling assisted biaxially textured Ni-5at%W substrates for YBa2Cu3O7-δ (YBCO) coated conductors.A thin sputtered Y2O3 layer (～20 nm) was introduced as a seed layer in order to induce epitaxial growth of metal organic deposited LZO layer.The effects of Y2O3 layer,annealing temperature and dwelling time on the phase and texture of the LZO films were systematically investigated.X-ray diffraction exhibited that the LZ...     

化学溶液沉积制备涂层导体Eu0.3Ce0.7O1.85-x单一缓冲层

采用高分子辅助化学溶液沉积(PACSD)方法,在双轴织构的NiW(200)合金基底上沉积了厚度大于160 nm的Eu0.3Ce0.701.85-x(ECO)单一缓冲层.制得的ECO缓冲层双轴织构良好,表面平整、无裂纹.同时,Eu的掺杂提高了CeO2单一缓冲层薄膜的临界厚度.在沉积了ECO缓冲层的NiW基带上外延生长的YBCO薄膜,超导零电阻转变温度Tc0=86K,临界电流密度达到Jc(O T,77 K)=0.4 MA/cm2.本研究提供了一种操作简单、成本低廉、性能优良的制备涂层导体单一缓冲层的方法.     

热处理参数对LZO膜外延生长的影响

研究了热处理参数对LZO膜外延生长的影响。结果显示实验条件范围内,升高热处理温度、延长热处理时间和加快升温速度有利于提高(400)_(LZO)衍射峰的强度。相对于热处理温度、热处理时间和升温速度,LZO膜的织构类型对热处理时的氧分压十分敏感,氧分压直接影响到能否制备出具有单一织构成分的LZO膜。进一步分析显示,传统的形核生长理论可以很好地解释热处理温度、热处理时间和升温速度对LZO膜外延生长的影响。增加氧分压对LZO膜的外延生长存在双重作用,一方面提高氧分压可以降低膜中的积碳量,有利于LZO晶粒的长大,但另一方面,提高氧分压降低膜中的积碳后将导致对自发形核长大过程的抑制作用减弱,最终使得LZO膜不具有单一的立方织构。因此,更合理地控制/改变不同热处理阶段的氧分压才能在改善LZO膜生长动力学的同时又不影响其外延生长。