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MOD法制备YBCO高温超导带材缓冲层研究

作　者: 黄博
导　师: 陶伯万
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: MOD 氧化铈锆酸镧双轴织构过渡层
分类号: TM26
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 114次
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内容摘要

第二代高温超导带材YBa2Cu3O7-δ(YBCO)具有高的上临界磁场、高临界电流密度(Jc(T,H)>104A/cm2,1T)、低交流损耗等优点,使其成为了高温超导材料的研究热点。由于工程应用的需要,二代超导带材需要制作在柔性基带上,为了解决直接在柔性金属基带上制备超导薄膜存在的基带易被氧化、金属与YBCO晶格失配度大等问题,需要在金属基带与超导层之间生长缓冲层。在众多过渡层薄膜制备工艺中,金属有机物沉积(MOD)法可以精确控制薄膜的成分,不需要昂贵的真空系统,可实现连续化的工业生产。因此本文选用MOD法在具有双轴织构的镍钨合金(Ni-5at.%W)基带上分别制备了CeO2和La2Zr2O7两种非常有潜力的缓冲层薄膜,并研究了工艺条件对薄膜的结构和表面形貌的影响。首先,本论文对制备CeO2的工艺条件进行了研究。通过对前驱液配制的大量研究,最终确定了以乙酰丙酮铈为溶质,冰乙酸为溶剂,在60℃下水浴30min,得到的前驱溶液稳定性较好。对前驱液浓度、旋涂参数、退火气氛、退火温度、升温速率、退火时间进行优化后,确定前驱液浓度为0.1M、甩胶速率4000rpm、甩胶时间30s,Ar+4%H2还原性气氛下,退火温度1000℃、快速退火、保温时间60min条件下所制备的CeO2薄膜具有(200)单一取向,面内外半高宽在6.0°以下,晶粒大小100nm左右,表面均方根粗糙度5nm左右。然后,又对La2Zr2O7薄膜的制备工艺进行了研究。以乙酰丙酮锆和乙酰丙酮镧为溶质,丙酸为溶剂制备前驱液。优化工艺参数后确定前驱溶液阳离子总浓度为0.8M,甩胶速率4000rpm,甩胶时间30s,退火温度为940℃,保温时间为60min条件下所制备的La2Zr2O7薄膜具有(400)单一取向,面内外半高宽在6.0°左右,晶粒大小100nm左右,表面均方根粗糙度2nm左右。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章概述  9-25
  1.1 高温超导简介  9-11
  1.2 高温超导的应用  11-12
  1.3 高温超导带材  12-17
    1.3.1 第一代Bi 系高温超导带材  12-13
    1.3.2 第二代Y 系高温超导带材  13-16
    1.3.3 MgB_2 新型超导带材  16-17
  1.4 YBCO 高温超导带材的制备  17-20
  1.5 过渡层薄膜的制备方法  20-24
  1.6 论文选题依据与研究方案  24-25
第二章实验方法和原理  25-40
  2.1 MOD 法的基本原理  25
  2.2 实验仪器及原料  25-28
    2.2.1 实验设备及器材  25-26
    2.2.2 实验原料  26
    2.2.3 实验使用的基片  26-28
  2.3 实验过程  28-35
    2.3.1 实验器皿与基片的清洗  28-29
    2.3.2 前驱液的配制  29-31
    2.3.3 前驱液的涂覆  31-34
    2.3.4 热处理  34-35
  2.4 薄膜的分析测试方法及原理  35-40
    2.4.1 薄膜微观结构分析  35-37
    2.4.2 薄膜表面形貌分析  37-40
第三章 CeO_2 缓冲层制备工艺研究  40-67
  3.1 原料的选择  41-45
  3.2 溶剂的选择  45-47
  3.3 退火气氛  47-49
  3.4 前驱液浓度  49-51
  3.5 旋涂参数  51-55
  3.6 升温速率  55-57
  3.7 退火温度  57-62
  3.8 退火时间  62-64
  3.9 工艺可重复性  64-65
  3.10 小结  65-67
第四章 La_2Zr_2O_7 缓冲层制备工艺研究  67-74
  4.1 前驱液  67-69
  4.2 退火温度  69-70
  4.3 退火时间  70-71
  4.4 工艺可重复性  71-73
  4.5 小结  73-74
第五章结论  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
读硕期间取得的研究成果  80-81

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