收藏本站
《陕西师范大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

用化学溶液法快速制备YBCO超导薄膜的研究

严武卫  
【摘要】:在超导材料中,YBa2Cu3O7-x (YBCO)涂层导体以其独特的电性能被认为是当今最有前途能够实用化的第二代高温超导材料,因此引起了全球人员多年的深入研究。在YBCO超导薄膜的制备技术中,物理法和化学法各有千秋,但是化学法相对操作简单、成本低廉,而且更容易实现工业化。在传统的三氟乙酸-金属有机沉积方法(TFA-MOD)中,由于低温分解时间过长,影响了YBCO薄膜的制备速率,不利于实现工业化。因此,本论文开展了对快速制备YBCO超导薄膜方法的研究。 在TFA-MOD法中,研究了水气压对前驱膜形态和YBCO薄膜的形态以及电性能的影响。水汽含量的大小不仅影响低温分解后前驱膜的形貌,而且影响YBCO薄膜的形貌和组织结构以及电性能的高低。在低温分解过程中,通入水汽量过大,薄膜容易吸湿,从而造成膜局部收缩、变形和开裂。在高温晶化过程中,水汽不充分,YBCO成核就会不完全,从而有中间相出现和大的孔洞出现,造成非超导相存在,引起电流路径的减少和电子场密度的降低;水汽量过大,会造成膜开裂和较大的孔洞存在,两者都能造成临界电流降低。实验中,水汽量为8%时,制备的薄膜形貌、组织和电性能较好。 选用稳定无氟的铜盐来代替前驱液中的三氟乙酸铜成为快速制备YBCO的一个重要方向。实验中我们用硝酸铜来替代三氟乙酸铜,并加入螯合剂聚乙二醇(PEG)和蔗糖,研究了两种不同螯合剂对YBCO薄膜的形貌、结构和电性能的影响。PEG在低温能够保持溶液的稳定均一,而蔗糖在高温发生的交联作用不仅使膜表面平整、光滑,而且两种螯合剂螯合硝酸铜后形成的新型铜盐分解速度较快,只需80min.,分解后的氧化铜颗粒比加入单一螯合剂的要小。在760℃,晶化1h后,加入蔗糖和PEG的YBCO薄膜致密、几乎为c轴晶粒;YBCO(00l)峰趋向明显,没有其他杂相峰,而且薄膜的电性能较好。 高分子辅助沉积法(PAD)是近年发展起来的一种新型制备薄膜的化学沉积方法,通常前驱液是水相溶液。我们采用硝酸钇、硝酸钡和硝酸铜前驱物,在水溶液中加入螯合剂蔗糖、PEG和聚乙烯醇配置前驱液。DSC/TG分析表明螯合剂有利于硝酸盐的分解温度降低,证实了前驱膜能够实现低温快速分解。通过优化工艺后,在100ppmO2/N2氧分压下,制备的YBCO超导薄膜致密,YBCO(00l)峰趋向明显,膜的转变起始温度TC=91K,转变宽度△Tc=2K;临界电流密度为IMA/cm2 (在77K、自场下)。 DEA/YBCO改进型前驱液制备YBCO超导薄膜具有快速、简单和易操作的特点。DEA不仅能螯合三氟乙酸铜抑制三氟乙酸铜原子升华,而且有利于膜内应力释放均匀,保持薄膜性质的稳定。实验证实:涂敷后的薄膜在空气中,低温分解温度325℃,保温90s,制备的前驱膜形貌较好,接着在晶化温度800℃和晶化时间70min制备的YBCO膜致密和电性能较好,该方法为涂层导体的长带生产提高了实验依据。 对DEA/YBCO前驱液采用高温烧结一步法快速制备YBCO超导薄膜有利于简化制备工艺过程。我们省掉了低温分解这一独立过程,而是直接经行高温烧结阶段。因为低温分解时间较短,可以通过高温过程中400℃以前的缓慢加热和低氧气氛来补偿低温分解这一过程。通过DSC/TG热解曲线分析表明,形成的-Cu-DEA-Cu-大分子链使三氟乙酸铜分解温度得到提高,分解范围变宽,而且DEA大分子链有利于减少铜原子的挥发和过快分解。添加DEA后的溶液性质得到了改善,通过高温烧结一步法使整个制备时间缩短至少10h以上,而且在350℃通入水汽,晶化温度820℃和晶化时间60min的条件下,制备出的YBCO超导薄膜性能较好。高温烧结一步法制备的优点是制备过程得到简化,影响制备过程的参数更加容易控制,制备时间缩短,有利于工业化长带连续生产。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM26;TB383.2

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 金建勋;郑陆海;;高温超导材料与技术的发展及应用[J];电子科技大学学报;2006年S1期
2 林媛;杨丹丹;代超;刘升华;LUO H M;JIA Q X;;高分子辅助沉积法制备氧化物和氮化物薄膜[J];电子科技大学学报;2009年05期
3 杨国峰;孙爱民;沈东星;张秀娥;王顺青;张涛;黄国海;朱海滨;;晶格常数与掺杂YBCO体系超导电性的关系[J];低温与超导;2007年06期
4 赵忠贤,陈立泉,杨乾声,黄玉珍,陈赓华,唐汝明,刘贵荣,崔长庚,陈烈,王连忠,郭树权,李山林,毕建清;Ba-Y-Cu氧化物液氮温区的超导电性[J];科学通报;1987年06期
5 陶伯万;熊杰;刘兴钊;李言荣;;YBCO超导带材研究进展[J];中国材料进展;2009年04期
6 古宏伟;杨坚;刘慧舟;屈飞;张华;;YBa_2Cu_3O_(7-x)涂层导体的研究进展[J];中国稀土学报;2006年03期
7 王冰;;荷兰物理学家卡麦林·昂纳斯及其实验物理学成就[J];自然科学史研究;1989年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 崔旭梅;TFA-MOD方法生长YBCO超导薄膜的结构和性能研究[D];电子科技大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马高峰;雷宁;张国防;卢亚峰;郗大来;白宏斌;王炳旭;冯宝奇;;化学溶液沉积法La_2CuMnO_6缓冲层薄膜的制备与结构表征[J];材料导报;2011年04期
2 陈立泉;;高温超导材料进展[J];材料科学与工程;1989年01期
3 赵斌;;高温超导Bi-2223线材宏观缺陷对载流能力的影响[J];材料开发与应用;2012年03期
4 ;Preparation of YBCO Superconducting Film by Chemical Solution Deposition Using a Novel Copper Precursor Derived from PEG_(200) and Sucrose[J];稀有金属材料与工程;2011年S3期
5 邢旭;顾恩友;王锡绂;;高温超导体的研究现状及展望[J];东北师大学报(自然科学版);1989年02期
6 王晨;张晓锋;庄劲武;许瀚;杨锋;;基于YBa_2Cu_3O_7薄膜的超导故障限流器设计与试验分析[J];电力自动化设备;2008年04期
7 陈晓东;赵毅;张杰;吕国印;马平;戴远东;;高温超导磁强计在瞬变电磁法中的应用研究[J];地球物理学报;2012年02期
8 金新,卢定伟,俞力;20世纪低温物理发展给新世纪低温工程带来的机遇与挑战[J];低温工程;2001年01期
9 杨德昌;李勇;Christian Rehtanz;刘泽洪;罗隆福;;智能输电系统在中国的发展[J];电网技术;2010年05期
10 叶帅;索红莉;刘敏;赵跃;何东;祝永华;马灵姬;周美玲;;改进YBCO薄膜高场性能的研究进展[J];低温物理学报;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 ;HTS Levitation and Transportation with Linear Motor Control[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 叶帅;索红莉;刘敏;赵跃;何东;祝永华;马灵姬;周美玲;;YBCO厚膜的制备及其性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
3 陈兴品;余晓伟;;Bi-2223/Ag高温超导带材的研究进展[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
4 俞志毅;叶红娟;陆卫;沈学础;;多晶γ(Sr_xBa_(1-x))_2Ca_3O_(3-y)的远红外光谱研究[A];全国第五届分子光谱学术报告会文集[C];1988年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 岳宏卫;高温超导约瑟夫森结及阵列毫米波特性研究[D];南开大学;2010年
2 游峰;面向微波应用的铊系高温超导薄膜研究[D];南开大学;2010年
3 刘娟秀;YBCO高温超导薄膜器件研制及光化学/辐照特性研究[D];电子科技大学;2010年
4 赵宏伟;基于Bogoliubov-de Gennes理论的高温超导涡旋态相变研究[D];上海大学;2011年
5 郭忠全;高性能铜基电接触复合材料的研制及强化机理研究[D];山东大学;2011年
6 刘璐;YBCO块材组合在永磁轨道上方的动态性能实验研究[D];西南交通大学;2011年
7 李婧;扁平型三相绕组上方高温超导磁体力学性能研究[D];西南交通大学;2011年
8 陈永亮;R_EFeAsO中的超导电性和R_ECoAsO的磁性研究[D];西南交通大学;2010年
9 高国英;高压下典型富氢化合物结构与性质的理论研究[D];吉林大学;2011年
10 郑陆海;复合磁悬浮的高温超导直线同步电动机[D];电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许振领;高温超导带材交流传输损耗及失超传播特性研究[D];解放军信息工程大学;2010年
2 李祖娟;Fe_(1.05-x)Cu_xSe_(0.5)Te_(0.5)系统的Cu替代效应研究[D];浙江大学;2011年
3 盛龙;高温超导直线感应电机电磁分析[D];北京交通大学;2011年
4 黄爱群;铁磁畴壁附近稀少巡游电子的结构研究[D];南京大学;2011年
5 姜振国;Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+x)高温超导器件制作及其在太赫兹波段的应用[D];南京大学;2011年
6 柴青林;α-FeSe_x块材及硒化薄膜的制备及性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
7 方阳;铁基超导体电子结构和超精细相互作用的第一性原理研究[D];兰州大学;2011年
8 高平;纳米粒子掺杂对TS-MTG单畴YBCO超导块材性能的影响[D];陕西师范大学;2011年
9 宋芳;Gd_2Ba_4CuWO_x和Y_2O_3掺杂对TSIG法制备单畴YBCO超导块材性能的影响[D];陕西师范大学;2011年
10 申雅;化学溶液沉积技术制备烧绿石型缓冲层的研究[D];陕西师范大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱斌;吴小山;;Eu掺杂YBa_(2-x)Eu_xCu_3O_(7-δ)超导体的X射线衍射研究[J];常熟理工学院学报;2005年06期
2 季来运,陈勤文,陈国鋕,高海霞,孙钧,陈月云;CDMA移动通信系统用高温超导滤波器的研制[J];低温物理学报;2005年04期
3 范宇峰;龚领会;徐向东;张亮;吴江;李来风;肖立业;;75米三相交流高温超导电缆冷却系统[J];低温物理学报;2005年S1期
4 李平林;张逸民;莫炯;陈常青;冀勇;刘丽华;张金仓;;Fe和Co离子在YBCO中团簇效应的理论和实验研究[J];低温物理学报;2006年01期
5 何建,罗正祥,张其劭;两种测试高温超导薄膜微波表面电阻方法的讨论[J];低温与超导;2005年01期
6 赵忠贤,陈立泉,崔长庚,黄玉珍,刘锦湘,陈赓华,李山林,郭树权,何业冶;Sr(Ba)-La-Cu氧化物的高临界温度超导电性[J];科学通报;1987年03期
7 马衍伟,肖立业;第2代高温超导YBCO涂层导体的发展及其应用[J];科学通报;2005年01期
8 戴新,徐之材;90—115GHz超导SIS接收机研制成功[J];中国科学院院刊;2000年04期
9 M.R.Koblischka;Nanoengineering of Flux Pinning Sites in High-T_c Superconductors[J];Tsinghua Science and Technology;2003年03期
10 徐永利,时东陆;A Review of Coated Conductor Development[J];Tsinghua Science and Technology;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陶伯万;3英寸YBCO双面超导薄膜的外延生长和均匀性研究[D];电子科技大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏旺水,龚尚敏,罗乐,胡素辉;用硝酸盐共分解法所得的超导粉料制备Ag-YBCO复合带材[J];低温物理学报;1992年02期
2 刘东,杨涛,李建平,汪京荣,吴晓祖,王家素,王素玉;YBCO烧结材料R_s-J_e实验曲线中的反比关系[J];科学通报;1992年01期
3 张莉;YBCO掺杂效应研究[J];兰州理工大学学报;2004年01期
4 谢义元,袁凤池,程彬吉,陈继平,钟勇,崔炳燊;动态MOCVD连续制备YBCO/Ag超导带的微观结构[J];低温与超导;1994年01期
5 朱亚彬,周岳亮,王淑芳,刘震,熊季午,陈正豪,吕惠宾,杨国桢,肖玲,任洪涛,焦玉磊,郑明辉;电泳法(EPD)制备YBCO超导涂层的微结构及其性质[J];低温与超导;2004年01期
6 马衍伟,肖立业;第2代高温超导YBCO涂层导体的发展及其应用[J];科学通报;2005年01期
7 杨德林,孟令启,李志成,胡行,郭益群,高之爽;YBa_2Cu_3O_(7-x)的高温氧呼吸特性[J];低温与超导;2001年01期
8 王秋良,安承武,王又青,李再光;脉冲激光淀积高电流密度的YBCO超导带材[J];中国激光;1997年09期
9 马海霞,徐克西;磁场下高温超导YBCO颗粒膜的非平衡微波响应[J];低温物理学报;2000年05期
10 杨国桢;1987年以来我国高温超导研究进展[J];物理;1991年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵桂荣;赵高扬;张黄莉;;溶胶-凝胶法制备感光性YBCO凝胶薄膜的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 陈绍楷;周廉;王克光;吴晓祖;张平祥;冯勇;;添加CeO_2的PMP法YBCO组织结构特征[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
3 周萍;张永彬;黄火根;蒋春丽;;PLD在SrTiO_3(100)晶面沉积YBCO薄膜性能分析[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
4 邹小卫;王智河;张宏;;Na掺杂对MTG YBCO钉扎势U(T,H)的影响[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
5 陶伯万;张鹰;陈家俊;刘兴钊;何世明;李言荣;;大面积双面YBCO高温超导簿膜的均匀性分析[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 赵跃;刘敏;董杰;梁锦霞;何嘉;索红利;周美玲;;等离子体表面处理对YBCO薄膜表面形貌的研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
7 高之爽;胡行;刘大军;杨德林;郭郑元;李志成;王忠建;谢耀东;戴思聪;曾建晟;;YBCO纯化技术的工业应用[A];变压吸附设备技术交流会论文集[C];2004年
8 刘敏;刘丹敏;董杰;赵跃;刘星;索红莉;周美玲;;单晶Ag基底上YBCO膜外延机理的研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
9 王三胜;韩征和;陈胜;史锴;杜鹏;裘蕾;王林;;YBCO覆膜导体制备新技术及其进展[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
10 王三胜;韩征和;史锴;陈胜;吴锴;孙志勇;刘庆;;全化学溶胶-凝胶方法在Ni金属基带上金属氧化物的制备及其在YBCO覆膜导体制备中的应用研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 记者 张孟军;第二代百米高温超导导线问世[N];科技日报;2005年
2 李禾;吕惠宾:让分子无处遁形[N];科技日报;2004年
3 ;超导列车——德国的梦[N];科技日报;2004年
4 本报记者 周芳燕;西北有色金属研究院超导材料研究取得突破性进展[N];中国高新技术产业导报;2002年
5 张怀忠;百米长高温超导带材制成[N];中国矿业报;2000年
6 记者 张可喜;超导产业前景阔[N];新华每日电讯;2000年
7 记者 周文斌;首台GSM移动通信用高温超导滤波器诞生[N];光明日报;2002年
8 本报记者 常丽君;国家电网也追绿色时尚[N];科技日报;2010年
9 本报记者 杨靖;第一根百米高温超导带材[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘娟秀;YBCO高温超导薄膜器件研制及光化学/辐照特性研究[D];电子科技大学;2010年
2 高锋;化学溶液法制备YBCO超导层及钙钛矿结构导电缓冲层的研究[D];东北大学;2009年
3 杨坚;YBCO涂层导体长带与厚膜制备技术及钉扎机制研究[D];北京有色金属研究总院;2013年
4 金利华;YBCO涂层导体的化学溶液沉积制备技术及超导性能研究[D];陕西科技大学;2013年
5 刘慧舟;实用化YBCO高温超导带材制备与性能研究[D];北京有色金属研究总院;2012年
6 张子立;聚合物对超导材料微观结构及超导性能的影响研究[D];北京工业大学;2013年
7 蔡衍卿;高温超导材料液相外延生长过程中的取向控制以及热稳定性能的研究[D];上海交通大学;2008年
8 李英楠;YBaCuO膜及其金属基带和缓冲层的制备与研究[D];东北大学;2010年
9 张黄莉;钇钡铜氧超导薄膜及其微细图形化新方法研究[D];西安理工大学;2009年
10 王文涛;无氟高分子辅助金属有机物沉积法制备高性能REBa_2Cu_3O_(7-z)超导薄膜[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱东亮;原位外延生长YBCO薄膜及取向控制[D];苏州大学;2010年
2 肖山;直流溅射法制备YBCO带材研究[D];电子科技大学;2010年
3 戴邵康;液相源金属有机物化学气相法制备YBCO高温超导薄膜[D];电子科技大学;2010年
4 刘宇;高温超导YBCO薄膜中纳米氧化物结构的制备与研究[D];南昌大学;2010年
5 严武卫;用化学溶液法快速制备YBCO超导薄膜的研究[D];陕西师范大学;2011年
6 王道云;磁控溅射法制备YBCO原子层热电堆薄膜研究[D];郑州大学;2011年
7 范俊;脉冲激光沉积制备YBCO薄膜:激光诱生大颗粒的消除以及c轴择优外延生长研究[D];苏州大学;2011年
8 赫连豪;YBCO超导材料在天线中的应用研究[D];解放军信息工程大学;2011年
9 黄扬;YBCO超导薄膜快速制备工艺研究[D];西南交通大学;2012年
10 徐亚新;YBCO高温超导薄膜的溅射法快速制备研究[D];电子科技大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026