CN2681295Y - 多层双轴取向隔离层结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多层双轴取向隔离层结构，是在立方织构金属镍衬底表面上，从下到上依次设有立方织构氧化镍种子层、二氧化锆阻挡层、和二氧化铈帽子层。并在二氧化铈帽子层上设有YBCO涂层。本实用新型的优点是：1.立方织构氧化镍种子层是立方织构金属镍衬底材料自身氧化，无需其它材料，降低成本。2.立方织构氧化镍种子层与立方织构金属镍衬底兼容性较好。3.由于是通过立方织构金属镍衬底表面氧化处理，适宜大规模长带生产，制备手段易连续化。4.二氧化锆阻挡层、和二氧化铈帽子层进一步加强隔离层作用，提高表面质量，改善与YBCO的化学稳定性和结构匹配性。提高YBCO的电性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多层双轴取向隔离层结构。本实用新型属于高温超导涂层导体用隔离层的技术领域。
背景技术
目前，高温超导涂层导体主要指钇钡铜氧(YBCO)涂层导体，该类材料的制备特点主要是：(1)以柔性金属带材为基底材料，主要是用轧制及再结晶热处理方法获得的具有高立方织构度的镍及镍合金带材；(2)在金属基带上沉积一层或多层氧化物隔离层，该隔离层一方面阻止金属向YBCO中扩散，另一方面要求具有立方织构即双轴取向，能够诱导其上的YBCO形成织构。隔离层材料的选择要求晶格常数、热膨胀系数与金属基底和YBCO相近，并且热稳定性好；(3)在隔离层上沉积具有立方织构的YBCO涂层。
在以上三个步骤中，第二步最关键也最复杂。通常隔离层材料是氧化物材料。在氧化物隔离层制备中，通常隔离层的沉积或后热处理在较高温度进行，衬底金属镍易被随意氧化而在表面形成(111)取向的氧化镍层，其对YBCO(OOL)生长极为不利。为防止随意氧化，人们寻找了多种途径。例如在含有还原气体H2的气氛中沉积或热处理；在室温或较低温度先沉积一层稳定性好、抗氧化性强的贵金属如Pd作为第一层。还原气氛的使用增加了氧化物隔离层制备的难度；贵金属的使用增加了制备成本。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种多层双轴取向隔离层结构。这种双轴取向隔离层结构用于高温超导涂层导体，可使YBCO涂层沿双轴取向生长，具有良好的超导电性。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：
一种多层双轴取向隔离层结构，是在立方织构金属镍衬底表面上，从下到上依次设有立方织构氧化镍种子层、二氧化锆阻挡层、和二氧化铈帽子层。
在本实用新型的多层双轴取向隔离层结构中，所述的二氧化铈帽子层上设有钇钡铜氧(YBCO)涂层。
在本实用新型的多层双轴取向隔离层结构中，所述的二氧化锆阻挡层的厚度为100-300nm，二氧化铈帽子层的厚度为4-25nm。
在本实用新型的多层双轴取向隔离层结构中，二氧化铈帽子层的厚度优选为4-10nm。
本实用新型的优点是：1.立方织构氧化镍种子层是立方织构金属镍衬底材料自身氧化，无需其它材料，降低成本。2.立方织构氧化镍种子层与立方织构金属镍衬底兼容性较好。3.由于是通过立方织构金属镍衬底表面氧化处理，适宜大规模长带生产，制备手段易连续化。4.二氧化锆阻挡层、和二氧化铈帽子层进一步加强隔离层作用，提高表面质量，改善与YBCO的化学稳定性和结构匹配性。提高YBCO的电性能。
附图说明
图1为在本实用新型的多层双轴取向隔离层上生长的YBCOθ-2θ扫描图。
图2为在本实用新型的多层双轴取向隔离层上生长的YBCO及各层扫描图。
图3为本实用新型的生长的YBCO表面形貌图。
图4为本实用新型的生长的YBCO超导电性图。
图5为本实用新型的层状结构示意图。
具体实施方式
实施例1
将具有高度立方织构金属镍片作为衬底，并用丙酮进行超声清洗除油，化学抛光使其暴露新鲜表面。去离子水超声清洗去除表面残留的抛光液。表面不留水迹、污渍。将其置于洁净耐高温盛载器上，放入1200℃高温炉中。恒温10分钟，取出，冷却至室温，在高度立方织构金属镍片获得立方织构氧化镍种子层。
将该杆品放入脉冲激光沉积腔体中，抽真空至背底真空小于5×10-5Torr。衬底升温至650℃，充氧气至0.12mTorr；激光能量200mJ，生长二氧化锆阻挡层，其层厚为200nm。生长二氧化铈帽子层，其层厚为5nm。
二氧化锆阻挡层，二氧化铈帽子层完成后，背底真空小于5×10-5Torr，升温至780℃，氧压200mTorr；激光能量200mJ，生长YBCO涂层，其层厚为380nm。降温至480℃，充氧至0.8atm，保持30分钟后，随炉冷却至室温，即制成高温超导涂层导体。
在实施例1中，所制成的多层双轴取向隔离层上生长的YBCOθ-2θ扫描图见图1，从图1中可看到各层膜皆为纯C轴取向；所制成的多层双轴取向隔离层上生长的YBCO及各层扫描图见图2，各层之间为立方对立方匹配，图2中衬底Ni，隔离层NiO，YSZ和CeO2，超导涂层YBCO的扫描半高宽分别为6.8°，6.6°，8.4°，8.3°和9.6°；采用本实施例的方法生长的YBCO表面形貌图见图3，虽有一些突起物，但结晶性良好；采用实施例的方法生长的YBCO超导电性图见图4，临界转变温度Tc为88.4K，临界电流Ic为14A(7.5cm宽，OT，77K)。
本实用新型的层状结构如图5所示，是在立方织构金属镍衬底1表面上，从内到外依次生长有立方织构氧化镍种子层2、二氧化锆阻挡层3、二氧化铈帽子层4、和YBCO涂层5。
Claims (4)
1、一种多层双轴取向隔离层结构，其特征在于：是在立方织构金属镍衬底表面上，从下到上依次设有立方织构氧化镍种子层、二氧化锆阻挡层、和二氧化铈帽子层。
2、根据权利要求1所述的多层双轴取向隔离层结构，其特征在于：所述的二氧化铈帽子层上设有钇钡铜氧涂层。
3、根据权利要求1或2所述的多层双轴取向隔离层结构，其特征在于：所述的二氧化锆阻挡层的厚度为100-300nm，二氧化铈帽子层的厚度为4-25nm。
4、根据权利要求3所述的多层双轴取向隔离层结构，其特征在于：二氧化铈帽子层的厚度为4-10nm。
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|---|---|---|---|
| CN 200320127737 CN2681295Y (zh) | 2003-12-15 | 2003-12-15 | 多层双轴取向隔离层结构 |
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| CN 200320127737 CN2681295Y (zh) | 2003-12-15 | 2003-12-15 | 多层双轴取向隔离层结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN2681295Y true CN2681295Y (zh) | 2005-02-23 |
Family
ID=34599972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 200320127737 Expired - Lifetime CN2681295Y (zh) | 2003-12-15 | 2003-12-15 | 多层双轴取向隔离层结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2681295Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102209995B (zh) * | 2008-11-12 | 2013-10-09 | 东洋钢钣株式会社 | 氧化物超导线材用金属叠层衬底的制造方法及使用该衬底的氧化物超导线材 |
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2003
- 2003-12-15 CN CN 200320127737 patent/CN2681295Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102209995B (zh) * | 2008-11-12 | 2013-10-09 | 东洋钢钣株式会社 | 氧化物超导线材用金属叠层衬底的制造方法及使用该衬底的氧化物超导线材 |
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