沉积温度对高温超导带材YBiO3缓冲层外延生长的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)方法,在LaAlO3(001)基片上研究了沉积温度对用作高温超导带材缓冲层YBiO3结晶的影响。结果表明,随着沉积温度的升高,YBiO3缓冲层结晶质量提高,取向趋于完美,表面较为平整。当沉积温度为700℃时,单晶外延的YBiO3与LaAlO3基片的外延关系为:YBiO3(001)//LaAlO3(001)和YBiO3[110]//LaAlO3[100],其晶格失配度为1.3%,平均粗糙度约为3.4nm。

YBiO_3缓冲层的化学溶液沉积法快速制备

基于固态分解原理,提出并验证了名为两步加热法(TSH)的CSD快速制备YBiO3缓冲层的技术方案。研究发现,聚丙烯酸-硝酸盐溶液前驱膜中的溶剂聚丙烯酸可以在40min内完全挥发。得到的无水硝酸盐混合物可以直接在高温下分解,并于1h内在钇稳定氧化锆上外延生长出YBiO3缓冲层,总工艺时间不足2h。测试结果表明,由此制得的YBiO3薄膜表面同样平整、致密,且具有良好的立方织构。两步加热法为涂层导体缓冲层的低成本连续制备提供了新的思路。

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。