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以三氟乙酸盐(TFA)作前驱物,用金属有机物沉积MOD方法制备YBCO超导带材被认为是目前涂层超导最有发展前景的制备工艺,MOD工艺成本低廉、无需真空条件并且能够制备出高Jc的YBCO薄膜。本论文采用STO(SrTiO3)单晶为基底系统摸索了MOD工艺制备YBCO超导薄膜的工艺条件,并采用MOD工艺在{110}〈110〉双轴织构Ag基带上成功制备了YBCO薄膜,为第二代高温涂层超导的低成本工业化探索道路。
首先在STO单晶基底上通过TFA-MOD方法制备YBCO超导薄膜。系统研究了各种工艺参数对薄膜成分、取向、表面形貌、超导电性等的影响,重点讨论了低温升温速率、低温烧结湿度、高温烧结温度和高温烧结湿度等工艺条件以及薄膜厚度对YBCO薄膜各项性能的影响。实验研究表明,低温阶段升温速率越慢,薄膜表面越平整光滑,无裂纹;一定的气体湿度不仅可有效防止Cu-TFA的升华挥发,并且低温烧结时低的气氛湿度所形成薄膜表面比较平整致密。高温烧结阶段,烧结温度和气氛湿度对形成成分单一YBCO和双轴织构的YBCO都起着非常重要的作用。所有这些工作都为在多晶织构Ag基底上制备YBCO薄膜奠定基础。
首次采用TFA-MOD方法在真空条件退火的Ag基底、氩气气氛退火的Ag基底上制备YBCO薄膜。首先比较研究了在Ag基底和STO基底上制备YBCO薄膜的工艺差别,重点分析讨论了Ag基底的织构和表面状况对YBCO薄膜的成分、取向、表面形貌、超导电性的影响,并讨论了提拉方法制备YBCO薄膜,为MOD方法在Ag基底上沉积YBCO长带打下基础。实验结果表明,氩气气氛退火后Ag基带可形成单一强{110}〈110〉双轴织构,对外延双轴织构YBCO最为有利。Ag基带表面越平整对YBCO薄膜的外延越有利,采用化学抛光和物理机械抛光对氩气退火Ag基带进行了表面处理,二者比较而言,机械抛光Ag基带对外延双轴织构的YBCO超导薄膜效果更好。