基于溅射法快速沉积YBCO带材超导层研究
批准号:
51702265
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
夏钰东
依托单位:
学科分类:
无机非金属类高温超导与磁性材料
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘连、李树龙、李磊、郑良
中文摘要
针对第二代高温超导带材实用化遇到的成本、效率、性能制约因素,本项目基于磁控溅射技术的YBCO超导层快速制备,即先沉积YBaCu非晶薄膜在制备了LaMnO3缓冲层的IBAD-MgO基底,后将非晶薄膜在高温低氧区和高氧区快速退火形成超导薄膜。主要研究以下内容:(1)合金靶溅射后氧化退火制备YBCO超导层,明确溅射工艺参数与沉积薄膜的物相、微观形貌、超导性能间的关联;(2)研究YBCO前驱体薄膜氧化退火过程中的超导层外延机理,,揭示薄膜的物相演变规律、二次相分布情况;(3)研究基于溅射法掺杂Re元素制备超导层钉扎中心形成机制以及钉扎作用机理。
英文摘要
For the second generation of high temperature superconducting strip practical application of the cost, efficiency and superconductor performance, this project carried out a novel technology, which is based on magnetron sputtering, for preparing of YBCO superconducting layer. Constituting metals such as Y, Ba and Cu will be deposited on LaMnO3 buffered IBAD-MgO templates at low temperatures. Then, the amorphous precursor film will be transferred to a hot zone of a tube furnace with lower oxygen pressure zone and subsequently moved into higher oxygen pressure zone for conversion into the YBCO phase. The main content contains several points as below:(1)fabricate YBCO superconducting layers through sputtering and post-annealing technology, And find out the relationship between the sputtering parameters and crystalline structure, morphology and superconductor properties of the deposited films;(2)study the epitaxial growth mechanism of superconducting layers, get results to investigate the phase formation process and impurity phase distribution;(3) Pinning center formation mechanism and the pinning mechanism will be studied by doping Re element base on sputtering technology.
低成本制备ReBCO超导层是目前第二代高温超导带材实用化遇到的主要制约因素,本项目提出了基于磁控溅技术的YBCO超导层快速制备方法Sputter-DR技术,即先沉积YBaCu非晶薄膜在制备了LaMnO3缓冲层的IBAD-MgO基底,后将非晶薄膜在氧气氛下快速退火形成超导薄膜。通过对合金靶材、叠层靶材的验证实验,带材加热技术的应用,高温氧化退火工艺的系统研究,主要研究成果与创新点如下:(1)设计了YBaCu叠层靶制备Sputtering-DR技术前驱体薄膜,通过反复对比成份数据,将合金薄膜成分控制在1:2:3附近;(2)设计了易氧化靶材的保护系统,并将其应用在前驱体薄膜的制备中,以保护易氧化的Ba靶;(3)将独特的基带电阻自加热技术应用在Sputtering-DR技术中,该加热方法能在几秒时间内将基带加热至850oC以上高温,解决了氧化后退火技术中的加热难题;(4)完成了前驱体薄膜氧化后退火工艺研究,明确了薄膜氧化过程中的成相规律以及外延机制。本项目采用Sputtering-DR技术制备的YBCO超导薄膜,面外半高宽最优为1.5o,面内半高宽最优为3.4o,临界电流密度达到1.08MA/cm2,达到了其他方法制备的超导带材的结构与载流能力。以上研究成果表明了Sputtering-DR技术具有应用在第二代高温超导带材的潜力,可应用于高性价比高温超导带材的实用化批量生长,具有很高应用潜能和推广价值。在本课题资助下,目前已发表15篇SCI论文,申请相关的专利4项,培养研究生4名研究生。
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Effects of chemical etching on structure and properties of Y 0.5 Gd 0.5 Ba 2 Cu 3 O 7-z coated conductors
化学腐蚀对Y 0.5 Gd 0.5 Ba 2 Cu 3 O 7-z 涂层导体结构和性能的影响
DOI:
10.1016/j.ceramint.2018.05.221
发表时间:
2018
期刊:
Ceramics International
影响因子:
5.2
作者:
[M J Wang, W T Wang, L Liu, F Scurti, Y D Xia, B L Huo, X Yang, Y Zhao]
通讯作者:
Y Zhao
High Rate Growth of MOCVD-Derived GdYBCO Films Based on a Simple Self-Heating Method
基于简单自加热方法的 MOCVD 衍生 GdYBCO 薄膜的高速生长
DOI:
10.1007/s11664-018-6632-8
发表时间:
2018-09
期刊:
Journal of Electronic Materials
影响因子:
2.1
作者:
[Zhao Ruipeng, Liu Qing, Zhang Fei, Xia Yudong, Tang Hao, Lu Yuming, Cai Chuanbing, Tao Bowan, Li Yanrong]
通讯作者:
Li Yanrong
High utilization ratio of metal organic sources for MOCVD-derived GdYBCO films based on a narrow channel reaction chamber
基于窄通道反应室的MOCVD衍生GdYBCO薄膜金属有机源的高利用率
DOI:
10.1088/1361-6668/aa9a6d
发表时间:
2017
期刊:
Superconductor Science and Technology
影响因子:
3.6
作者:
[Zhao Ruipeng, Liu Qing, Xia Yudong, Tang Hao, Lu Yuming, Cai Chuanbing, Tao Bowan, Li Yanrong]
通讯作者:
Li Yanrong
MOCVD-derived GdYBCO tapes with smooth surface and low R-s based on a new self-heating technology
基于新型自加热技术的 MOCVD 衍生 GdYBCO 带,具有光滑表面和低 R-s
DOI:
10.1016/j.ceramint.2018.03.234
发表时间:
2018
期刊:
Ceramics International
影响因子:
5.2
作者:
[Zhao Ruipeng, Ma Yinchang, Liu Qing, Zhang Fei, Xia Yudong, Tang Hao, Lu Yuming, Cai Chuanbing, Tao Bowan, Li Yanrong]
通讯作者:
Li Yanrong
Rapid Epitaxial Growth of GdBa2Cu3O7-sigma Films by Dilute Co Doping
稀钴掺杂快速外延生长 GdBa2Cu3O7-sigma 薄膜
DOI:
10.1007/s10948-019-5131-3
发表时间:
2019
期刊:
Journal of Superconductivity and Novel Magnetism
影响因子:
1.8
作者:
[Huo Baolei, Wang Wentao T., Liu Lian, Wang Mingjiang, Yang Xue, Yang Gansong, Tian Zhengjian, Zhao Yong]
通讯作者:
Zhao Yong
共 15 条
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