基于化学法的YBCO超导薄膜的离子缺陷钉扎研究及快速制备探索

本申请项目拟对基于无氟化学法的YBCO超导薄膜进行离子缺陷钉扎研究及快速制备工艺探索。在离子缺陷钉扎方面主要研究Cu 位Ni2+等离子的掺杂；Y 位稀土Dy3+ 等和非稀土的Ca2+等离子掺杂；研究Cu 位离子缺陷的最佳掺杂量是否与使用温度相关，研究由此引入的离子缺陷间距与磁通蜗旋线间距的匹配关系，并据此建立最佳掺杂量与超导相干长度、晶格参数、及使用温度之间的函数关系；探求在Cu 位、Y 位同时进行复合离子掺杂时形成柱状缺陷的可能性。在快速制备工艺探索方面；基于有机溶剂提前分解的机理，研制新型热处理原型设备，找寻适宜REBCO超导层快速制备的新的有机物体系，优化和完善缓冲层和超导层的快速制备工艺及机理。本项目的主要目的是探寻适宜无氟化学工艺的提高磁通钉扎能力的优选方案，并将研究结果在涂层导体中加以应用和验证；探索涂层导体化学法快速制备的工艺及机理，为其在我国的产业化提供技术支持。

本课题对基于化学法的YBCO超导薄膜进行离子缺陷掺杂研究，对其快速制备工艺探索。研究结果表明液氮温区Cu 位离子掺杂的最佳掺杂量为0.1%at。化学法快速制备的基础是快速挥发和固态分解。前驱膜可在溶剂沸点以下快速挥发然后在固态下进行分解，就不会产生大的孔洞。对于超导层，本课题开发了一种亚稳态固态分解醋酸铜的技术，实现了其快速制备。对于缓冲层，可以省去单独的分解工艺，挥发完成后直接进行外延成相处理，分解过程可在外延工艺的前期迅速完成。超导层和缓冲层化学法制备周期均可缩短到2小时以内。超导层和缓冲层的外延生长工艺研究中，均发现了两个适宜外延温区，本报告中对其机理给出了适当的解释。另外，在本课题的支持下，开发了YSZ/REBiO3/REBCO的新的涂层导体结构，初步探索了电化学法制备织构化基带的可能性，发现脉冲电镀可以获得一定的取向。感谢国家基金委的支持。