[发明专利]一种无氟溶胶‑凝胶法合成Tl‑2212超导薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，以摩尔比为2.8-3.5∶2∶1∶2.5-2.8的乙酸铊、乙酸钡、乙酸钙和乙酸铜为起始原料分别添加络合剂及溶剂制备溶液A、溶液B、溶液C和溶液D，将上述溶液混合后加入乙酸钡摩尔数20-45倍量的甲酰胺制得TBCCO溶胶，然后将TBCCO溶胶制成凝胶膜，将凝胶膜进行热分解处理制成先驱膜，将先驱膜与含有铊源的陪烧靶高温烧结，即得T1-2212超导薄膜，其中，在制备溶液A、溶液B和溶液D的过程中，分别添加了丙酸，添加量为：乙酸铊和丙酸的摩尔比为1∶3.8-5；乙酸钡和丙酸的摩尔比为1∶2.6-3.6；乙酸铜和丙酸的摩尔比为1∶2-2.6。

2.如权利要求1所述的无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，

在制备溶液A的过程中，所述的络合剂及溶剂为二乙烯三胺和甲醇，添加量为乙酸铊、丙酸、二乙烯三胺和甲醇的摩尔比为1∶3.8-5∶3-4∶100-140，在70℃下搅拌80min，得到溶液A；

在制备溶液B的过程中，所述的络合剂及溶剂为乳酸和甲醇，添加量为乙酸钡、丙酸、乳酸和甲醇的摩尔比为1∶2.6-3.6∶2-2.8∶30-50，在70℃下搅拌80min，得到溶液B；

在制备溶液C的过程中，所述的络合剂及溶剂为乳酸和甲醇，添加量为乙酸钙、乳酸和甲醇的摩尔比为1∶3.5-4.5∶100-150，在50℃下搅拌，得到溶液C；

在制备溶液D的过程中，所述的络合剂及溶剂为三乙烯四胺和甲醇，添加量为乙酸铜、丙酸、三乙烯四胺、甲醇的摩尔比为1∶2-2.6∶0.4-0.6∶50-100混合，在70℃下搅拌80min，得到溶液D；

将溶液A、B、C、D和上述摩尔比的甲酰胺混合，在70℃下搅拌3h，得到TBCCO溶胶。

3.如权利要求2所述的无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，将TBCCO溶胶制成凝胶膜的具体步骤为：

将TBCCO溶胶置于铝酸镧单晶衬底材料上，采用旋转涂层法获得湿润的凝胶膜，将所述凝胶膜放入真空干燥箱中在80℃下干燥1h，然后在空气或其他气体中在120℃下干燥1h，得到凝胶膜。

4.如权利要求3所述的无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，将凝胶膜进行热分解处理制成先驱膜的具体步骤为：

将凝胶膜置于石英管中，再将石英管放入高温炉中进行热分解，通入湿氩气，同时，高温炉以3-5℃/min的速率升至370℃，保持20min，然后关闭湿氩气，通入湿氧气，在370℃下保持10min，再以5-10℃/min的速率升温至450℃并保持10min，随后自然降温至室温，得到薄的先驱膜；重复一次，得到厚的先驱膜。

5.如权利要求4所述的无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，所述含有铊源的陪烧靶的具体制备步骤为：

用BaO₂、CaO和CuO按照摩尔比2∶2∶3配合研磨30分钟，在890-940℃下的流动氧气氛中灼烧5-10小时，冷却后再研磨30分钟，在890-940℃下的流动氧气氛中灼烧5-10小时，制成BaCaCuO粉末，将所述BaCaCuO粉末与Tl₂O₃粉末混合研磨30分钟后压片，用坩埚密封后在850℃下流动氧气氛中灼烧2小时，冷却后补充Tl₂O₃粉末再研磨30分钟并压片，在850℃下的流动氧气氛中灼烧2小时，制成含有铊源的陪烧靶。

6.如权利要求5所述的无氟溶胶-凝胶法合成Tl-2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，所述高温烧结的具体步骤为：

将先驱膜放在含有铊源的陪烧靶上，并密闭于刚玉坩埚内，再将所述刚玉坩埚置于石英管中，在101KPa的氧气环境下进行高温热处理，使厚先驱膜转变为Tl-2212超导薄膜，其中，升温速率为8℃/min，退火温度为850℃，退火时间为1h；自然降温后，即得到临界温度为105.5K的Tl-2212超导薄膜。

7.如权利要求6所述的无氟溶胶-凝胶法合成Tl-2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，所述湿氩气的饱和水蒸汽压为17.54-49.65mmHg，其流速为50-100mL/min。

8.如权利要求7所述的无氟溶胶-凝胶法合成Tl-2212超导薄膜的制备方法，所述湿氧气饱和水蒸汽压为17.54-49.65mmHg，其流速为100-150mL/min。