一种具有多层复合结构的YBCO超导膜及其制备方法

摘要

本发明提供了一种具有多层复合结构的YBCO超导膜及其制备方法，该方法包括首先把乙酸钇、乙酸钡和乙酸铜按照比例混合溶于三氟乙酸的水溶液中；搅拌均匀后真空蒸干溶剂得到凝胶；再加入甲醇搅拌均匀后蒸干溶剂得到凝胶；随后加入甲醇，制成前驱液；然后将前驱液涂覆在基片上；涂覆好的薄膜先经过低温热处理过程，分解三氟乙酸盐；然后进行高温热处理获得具有四方相的YBCO薄膜；将乙酰丙酮钛的前驱液涂覆在YBCO薄膜上，进行高温热处理；再依次重复涂覆Y、Ba和Cu的前驱液和乙酰丙酮钛的前驱液并进行相应的热处理，制备出结构为YBCO/BaTiO₃/YBCO/BaTiO₃/YBCO/BaTiO₃/YBCO七层厚度的YBCO超导膜。该YBCO厚膜在零场下临界电流密度达到4.0MA/cm²，大大提高了YBCO厚膜的载流能力。

主权项

一种具有多层复合结构的YBCO超导膜的制备方法，包括如下步骤：(1)YBCO前驱溶液的配置：A.按照Y：Ba：Cu＝1.5：2：3的摩尔比将Y(CH₃COO)₃、Ba(CH₃COO)₂和Cu(CH₃COO)₂三种粉末混合，溶于含三氟乙酸的去离子水中，配成溶液，其中溶质与溶剂的摩尔比为1：100；搅拌均匀再蒸除溶剂得到凝胶；B.将凝胶加入甲醇中，凝胶与甲醇的摩尔比为1：50，搅拌后，蒸除溶剂，去除杂质，得到纯净的凝胶；C.将制得的纯净凝胶加入到甲醇中，制成Y、Ba和Cu三种金属总离子浓度为1.5‑3.0mol/L的前驱液；(2)薄膜涂覆I：将步骤(1)制成的前驱液采用旋涂或提拉方法涂覆在基片上；(3)低温预烧：将涂覆好的基片置于高温管式石英炉中，在300℃‑500℃温度下进行10h的低温热处理，分解三氟乙酸盐，升温速率为40℃/h；(4)高温烧结I：将经过步骤(3)处理的基片置于750℃‑850℃的高温下热处理2‑4h，生成四方相YBCO膜，升温速度为400℃/h；其特征在于，所述步骤(4)后，还包括如下步骤：步骤(5)薄膜涂覆II:将乙酰丙酮钛和乙酸钡室温下溶于甲醇中，配制得到金属钛离子和钡离子浓度均为0.1～0.5mol/L的前驱液，将该前驱液旋涂在经过烧结的YBCO薄膜上；步骤(6)高温烧结II:将步骤(5)处理的样品置于600℃‑650℃的高温下热处理1‑2h，生成BaTiO₃膜，升温速度为400℃/h；步骤(7)在处理的样品上依次按照步骤(2)‑(4)和步骤(5)‑(6)交替沉积YBCO膜共4次和BaTiO₃膜共3次，最后在氧气氛围中进行热处理，制备出结构为YBCO/BaTiO₃/YBCO/BaTiO₃/YBCO/BaTiO₃/YBCO七层，厚度为1.5微米的YBCO超导厚膜。