高温超导涂层导体的金属有机沉积法制备及磁通钉扎研究

金属有机沉积法（MOD）具有生产成本低、成分可控性好、生产效率高等优点，成为制备第二代高温超导涂层导体的首选。而降低前驱体中的氟含量，抑制铜的升华或团聚，成为缩短制备时间并改善薄膜的结构及性能的关键。本项目拟采用一系列无氟的一元羧酸与铜离子络合作为前驱体，取代原有的三氟乙酸铜，降低前驱体溶液的氟含量，研究不同有机配体对及抑制铜的升华及偏聚的作用机制。通过改变前驱体、调整前驱体中金属离子的配比及引入稀土离子，结合水分压、氧气分压、热处理工艺等变量，考察在薄膜内部形成的纳米钉扎中心的尺寸、分布及界面特性，阐明前驱体成分及制备工艺参数对纳米钉扎点的影响机制，为改进超导薄膜质量、提高制备过程的稳定性和可控性建立理论基础，并为制备第二代高温超导电缆提供科学的理论指导，推动高温超导带材技术的发展与革新。

氟含量过高以及铜源的不稳定成为限制金属有机沉积法（MOD）制备YBCO高温超导薄膜的难题。本项目采用一系列无氟的一元羧酸与铜离子络合作为前驱体，取代原有的三氟乙酸铜，降低前驱体溶液的氟含量，研究不同有机配体对及抑制铜的升华及偏聚的作用机制。改进了前驱体配制工艺，提高了前驱体溶液的纯度和稳定性。通过引入有机配体与铜离子进行螯合，有效降低了铜离子的升华和团聚，改善了薄膜成分的均匀一致性。通过引入无氟羧酸铜盐将前驱体的氟含量降低了50%，阐明了薄膜低温热分解的反应过程和机制，大大缩短了薄膜低温热处理时间。系统研究了热处理工艺对薄膜结构和性能的影响机制。通过引入稀土离子和表面修饰形成纳米钉扎中心，考察了薄膜的磁通钉扎能力。为快速制备高性能高温超导涂层导体提供了理论基础。