[发明专利]使用YBCO/LAO种膜制备宽裂纹间距的REBCO高温超导厚膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温超导材料的制备方法，尤其涉及一种制备宽裂纹间距的REBCO超导厚膜的方法。

背景技术

超导体最早是在1911年的时候被发现的，它具有两个主要特性：零电阻以及完全抗磁性。这些奇特的性质使它在很多领域具有应用潜力，例如，在电力工业中用超导电缆可实现无损耗输电，超导电机可突破常规发电机的极限容量；用超导线圈制成的超导磁体不仅体积小、重量轻、而且损耗小、所需的励磁功率小，可获得强磁场。但是其极低的温度使其应用受到了极大的限制，因此研制具有较高临界温度的超导体成为热点。

临界温度在液氮温度(77K)以上的超导体被称为高温超导体。液氮温度以上的超导体的发现，使得普通的物理实验室具备了进行超导实验的条件。目前，高温超导体包括四大类：90K的稀土系、110K的铋系、125K的铊系和135K的汞系。

其中，由于REBa₂Cu₃O_x(简称REBCO、RE123、稀土钡铜氧，其中RE代表稀土元素)具有高于液氮温度的超导转变温度Tc，其在低于转变温度Tc的温度环境下表现出迈斯纳效应和零电阻效应等特性。REBCO超导厚膜在诸如限流器、带通滤波器等超导器件方面具有许多潜在的应用。液相外延(Liquid Phase Epitaxy，LPE)被普遍认为是一种极具潜力的REBCO超导厚膜的制备方法。

在液相外延生长REBCO超导厚膜的过程中，籽晶被固定在连接杆上缓慢靠近饱和溶液表面，作为唯一的形核点诱导REBCO超导厚膜的生长。由于LPE的生长条件接近平衡态，使用薄膜材料作为籽晶诱导生长得到的厚膜具有低缺陷、高平整度、高结晶性能等特点。另外，由于LPE在非真空条件下进行，因而这种方法具有制备成本低等优点。并且与一般的成膜技术相比，LPE具有较快的生长速度。

在液相外延生长REBCO超导厚膜时，YBCO/MgO和NGO是两种被广泛选用的种膜(籽晶)。但是，对于YBCO/MgO种膜，其MgO基板与YBCO薄膜很大的失配度；对于NGO种膜，其诱导生长的REBCO超导厚膜通常具有密集的裂纹，即裂纹间距很窄，通常只有几十微米，此缺陷非常不利于超导器件的设计与研发。可见，探索用于液相外延生长REBCO超导厚膜的新籽晶材料显得至关重要。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种液相外延生长REBCO超导厚膜的方法，探索用于进行液相外延生长REBCO超导厚膜的新籽晶材料。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种液相外延生长REBCO超导厚膜的方法，探索使用YBCO/LAO薄膜作为种膜进行液相外延生长REBCO超导厚膜。

为实现上述目的，本发明提供了一种液相外延生长REBCO超导厚膜的方法，其特征在于，包括步骤：

第一步、取用BaCO₃粉末和CuO粉末进行配料，获得BaCO₃+CuO粉料，所述BaCO₃+CuO粉料中的Ba和Cu的摩尔比为0.3-0.8；

第二步、对所述BaCO₃+CuO粉料进行预处理后烧结形成Ba-Cu-O粉末；

第三步、将所述Ba-Cu-O粉末加入到RE2O3材料的坩埚中加热至第一温度，并继而保温，获得RE-Ba-Cu-O溶液；

第四步、将所述RE-Ba-Cu-O溶液冷却至第二温度，使用YBCO/LAO薄膜作为种膜，将所述YBCO/LAO薄膜的YBCO层的表面接触所述RE-Ba-Cu-O溶液，采用顶部籽晶提拉法液相外延生长REBCO超导厚膜。

进一步地，所述第二步中的所述预处理包括：

对所述BaCO₃+CuO粉料进行湿磨以获得BaCO₃+CuO浆料，湿磨时间为2-4小时；

烘干所述BaCO₃+CuO浆料。

进一步地，所述第二步中的所述烧结为将经过所述预处理的所述BaCO₃+CuO粉料在890-910℃保温40-50小时。

进一步地，进行所述湿磨时在所述BaCO₃+CuO粉料中加入的液体为无水乙醇。

进一步地，所述第一温度为所述REBCO的包晶温度以上10-40℃。

进一步地，所述保温的时间为20-24小时。

进一步地，所述第二温度为所述REBCO的包晶温度以下5-10℃。