低氟MOD法制备Zr掺杂YBCO薄膜的研究

在金属有机盐沉积(MOD)法制备YBCO薄膜的工艺中,采用无F的α甲基丙烯酸铜取代原来的三氟乙酸铜,可以降低前驱溶液中大约50%的氟含量.研究表明,该方法大大缩短了YBCO前驱薄膜受热分解的时间,仅为原来的1/7.通过XRD、SEM分析发现,该方法可以制备成分单一、具有良好立方织构的YBCO薄膜,且薄膜表面平整致密,没有裂纹,临界温度(Tc)达到了90K左右,77K、自场下的临街电流密度(Jc)达到了2.84MA/cm2.通过在制备的YBCO薄膜中引入6mol%的Zr元素掺杂,有效地提高了YBCO薄膜在外加磁场下的超导性能.

Nb^(5+)掺杂对低氟MOD法制备的YBCO薄膜性能的影响

本研究通过低氟MOD法成功地制备了Nb5+掺杂的YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜,Nb5+在薄膜中生成了大小在20~30 nm之间的纳米颗粒;纳米颗粒的生成不会对YBCO薄膜的织构和临界温度(Tc)构成明显的影响。由于纳米颗粒的引入,掺杂后薄膜的临界电流密度(Jc)在整个磁场范围内都要高于纯的YBCO,自场下的Jc更是达到了3.4 MA/cm2。掺杂薄膜的钉扎力(Fp)也远远大于纯YBCO,最大钉扎力达到了3.25 GN/m3,有效地提高了YBCO在外加磁下的超导性能。

低氟MOD法制备Zr掺杂YBCO厚膜的性能研究

提高膜厚是一种常用的提高YBCO涂层超导体导电能力的方法。如何在提高膜厚的基础上抑制薄膜的临界电流密度(Jc)在外场下的迅速下降是实现YBCO涂层导体产业化的关键。本文选用高钉扎效果的Zr掺杂YBCO复合薄膜进行膜厚和性能关系的研究,在LaAlO_3基底上分别通过单次、两次、三次和四次涂覆制备了膜厚分别达200 nm(单层膜)、400 nm(双层膜)、600 nm(三层膜)和800 nm(四层膜)的Zr/YBCO复合薄膜,并详细研究了Zr/YBCO复合薄膜在不同膜厚下的微观结构、表面形貌以及超导性能。研究发现,低氟MOD法在重复涂覆制备厚膜的过程中大大节省了时间,提高了制备效率。此外,通过研究YBCO复合膜的厚度和临界电流的关系,得出如下结果:在厚度不超过600 nm的前提下,随着复合膜厚度的增大,其临界电流保持逐渐增加的趋势。其中,单层薄膜的Jc值最大,达到了3.34 MA/cm^2;三层膜的Jc值达到了1.91 MA/cm^2,其Ic值最大,达到了每厘米带宽114.6 A。

MOD方法制备Y0.5Yb0.5BCO薄膜及其性能研究

采用低氟金属有机物沉积工艺,通过将浓度相同的YBCO、YbBCO前驱溶液按1:1的体积比混合,使元素Yb部分取代Y,成功制备了Y0.5Yb0.5BCO薄膜.该薄膜成份单一,具有很好的双轴织构;薄膜表面平整致密,没有裂纹和孔洞,元素分布均匀.虽然Yb部分取代Y降低了薄膜的临界转变温度(Tc),但有效提高了薄膜在高场下的场性能,如在77K,3T磁场下,Y0.5Yb0.5BCO薄膜的Jc值提高了1.26倍.为了进一步改善薄膜在低场下的性能,通过在Y0.5Yb0.5BCO前驱溶液中再加入6 mol%的TaCl5,成功地制备了Ta5+掺杂的Y0.5Yb0.5BCO薄膜,提高了薄膜在整个磁场范围内的载流能力.

高性能Y0．5Gd0．5BCO薄膜的研究

通过在YBCO前驱溶液中加入醋酸钆(Gd(CH_3COO)_3),使元素Gd部分取代Y,成功地制备了Y_(0.5)Gd_(0.5)BCO薄膜,该薄膜成分单一且具有很好的c轴取向.通过对Y_(0.5)Gd_(0.5)BCO薄膜和YBCO、GdBCO薄膜的超导性能比较发现,虽然Y_(0.5)Gd_(0.5)BCO薄膜的临界转变温度(T_c)(约为90.5 K)较YBCO和GdBCO薄膜有所下降,但是在65K、自场下,Y_(0.5)Gd_(0.5)BCO薄膜具有最高的临界电流密度(J_c)值,为4.87MA/cm^2.且随着外加磁场的增加,J_c值提高的较多.在3T的磁场下,Y_(0.5)Gd_(0.5)BCO薄膜的J_c值分别是纯GdBCO和YBCO薄膜的1.8倍和5.1倍.此外,替代还有效提高了薄膜的磁通钉扎力.