具有双轴取向YSZ缓冲层的离子束辅助沉积合成研究

在良好机械性能的多晶金属衬底上合成具有高电流密度(J_c)的钇钡铜氧(YBCO)超导膜制造成超导线材、带材,能应用于传输电缆、发电机、马达、微波器件等许多方面。Ni-Cr合金由于可锻性好、热膨胀系数与YBCO接近等特点可作为衬底材料。但是,为防止高温超导材料与衬底之间的严重扩散,选用较稳定的YSZ(ZrO_2中掺钇)作为中间过渡层。

连续生长的双面CeO_2种子层均匀性研究

采用直流反应磁控溅射方法在轧制辅助双轴织构Ni-5at%W基带上,成功连续制备出可用作第二代高温超导带材过渡层的高质量双面CeO2种子层薄膜。X射线衍射表明薄膜均为(00l)方向生长,并存在很强的内面外织构;原子力显微镜表征缓冲层表面连续平整,颗粒致密无裂纹,通过对长样品两面和不同位置研究,表明所制备得到的双面薄膜具有很好的两面一致性和单面均匀性。采用相同的工艺条件生长YSZ中间层以及CeO2模版层得到CeO2/YSZ/CeO23层缓冲层结构。并在其短样上采用直流溅射生长YBCO薄膜进一步验证过渡层薄膜的质量,YBCO薄膜具有较高的结晶质量;其单面临界电流密度Jc达到1.3MA/cm2,双面带材临界电流Ic为113A/cm。在总厚度增加不大的情况下,双面带材的提出,能够使电流承载水平成倍增加,其工程电流密度大幅度增加,并有利于器件小型化。

镍基合金上离子束辅助沉积双轴取向的YSZ膜—YBCO超导膜缓冲层

用双离子束辅助沉积（ＩｏｎＢｅａｍＡｓｉｓｔｅｄＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＩＢＡＤ）方法在Ｎｉ－Ｃｒ合金上合成了具有（００ｌ）择优取向，平面双轴排列的ＹＳＺ膜（Ｙ２Ｏ３－ＺｒＯ２）作为ＹＢＣＯ超导膜缓冲层。辅助轰击离子束方向与衬底法线的夹角５４０左右时可获得最佳的（００ｌ）择优效果。８０００Ｃ高温退火后其结构有较大的改善。在其上用ＭＯＣＶＤ方法生长的ＹＢＣＯ膜的Ｔｃ＝８８Ｋ，Ｊｃ＝１０×１０４Ａ／ｃｍ２（０Ｔ，７７Ｋ），并且从Φ扫描的结果说明了ＹＳＺ缓冲层上ＹＢＣＯ膜的生长机制。