ES2259919B1 - PREPARATION OF ANHYDING METALORGANIC PRECURSORS AND THEIR USE FOR THE DEPOSITION AND GROWTH OF LAYERS AND SUPERCONDUCTOR RIBBONS. - Google Patents

PREPARATION OF ANHYDING METALORGANIC PRECURSORS AND THEIR USE FOR THE DEPOSITION AND GROWTH OF LAYERS AND SUPERCONDUCTOR RIBBONS. Download PDF

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Abstract

Preparación de precursores metalorgánicos anhidros y su uso para la deposición y crecimiento de capas y cintas superconductoras. La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento de producción de precursores metalorgánicos de óxidos por vía de ataque con anhídrido de esos mismos óxidos de partida. Su uso es muy general y válido para preparar láminas de óxidos de todo tipo (ferroeléctricos, ferromagnéticos, piezoeléctricos, etc.). También se refiere a un procedimiento de producción de precursores metalorgánicos anhidros de YBCO y a su aplicación en un procedimiento de fabricación de capas de dicho material superconductor. El bajo contenido en agua de los precursores preparados según el procedimiento de la presente invención permite eliminar pasos intermedios de purificación. Los nuevos precursores permiten reducir el tiempo de pirólisis para su descomposición con lo que la productividad en la producción de capas y cintas superconductoras se incrementa significativamente manteniendo su calidad y sus prestaciones.Preparation of anhydrous metalorganic precursors and their use for the deposition and growth of superconducting layers and tapes. The present invention relates to a new method of producing metalorganic oxide precursors by means of anhydride attack of those same starting oxides. Its use is very general and valid for preparing oxide sheets of all types (ferroelectric, ferromagnetic, piezoelectric, etc.). It also refers to a production process of YBCO anhydrous metalorganic precursors and its application in a process for manufacturing layers of said superconducting material. The low water content of the precursors prepared according to the process of the present invention makes it possible to eliminate intermediate purification steps. The new precursors allow to reduce the time of pyrolysis for its decomposition, so that the productivity in the production of superconducting layers and tapes is significantly increased while maintaining its quality and performance.

Description

Preparación de precursores metalorgánicos anhidros y su uso para la deposición y crecimiento de capas y cintas superconductoras.Preparation of metalorganic precursors anhydrous and its use for the deposition and growth of layers and tapes superconductors

Sector de la técnicaTechnical sector

La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento de producción de precursores metalorgánicos de óxidos por vía de ataque con anhídrido de esos mismos óxidos de partida. Su uso es muy general y válido para preparar láminas de óxidos de todo tipo (ferroeléctricos, ferromagnéticos, piezoeléctricos, etc.), si bien en la presente invención se aplica a la fabricación de óxidos superconductores.The present invention relates to a new Production process of metalorganic oxide precursors by way of attack with anhydride of those same starting oxides. Its use is very general and valid to prepare oxides sheets of all types (ferroelectric, ferromagnetic, piezoelectric, etc.), although in the present invention it is applied to the manufacture of superconducting oxides.

Los objetos de la presente invención son de especial relevancia en los siguientes sectores:The objects of the present invention are of Special relevance in the following sectors:

--
Sector Químico: Precursores metalorgánicos.Sector Chemist: Metalorganic precursors.

--
Sector Cerámico-metalúrgico: Deposición y crecimiento de recubrimientos cerámicos sobre substratos metálicos.Sector Ceramic-metallurgical: Deposition and growth of ceramic coatings on metal substrates.

--
Sector Energético: Mejora de la eficiencia del aparataje eléctrico existente y desarrollo de nuevos equipos eléctricos de potencia.Sector Energy: Improvement of the efficiency of electrical equipment existing and development of new electrical equipment of power.

--
Sector Biomedicina y Farmacéutico: Nuevos equipos de diagnóstico y nuevos espectrómetros de RMN para diseño molecular.Sector Biomedicine and Pharmaceutical: New diagnostic equipment and new NMR spectrometers for molecular design.
Estado de la técnicaState of the art

Los óxidos metálicos son compuestos de gran interés debido a su amplio campo de aplicación que va desde la superconductividad a altas temperaturas, el ferromagnetismo, la piezoelectricidad hasta la semiconductividad. La preparación de los mismos por un método de bajo coste como la deposición de soluciones de precursores químicos ha hecho que se hayan estudiado un gran número de éstos para su posible aplicación en la obtención de óxidos. Dependiendo del objetivo final a alcanzar se ha partido de precursores químicos tales como, moléculas organometálicas (acetatos trifluoroacetatos, acetilacetonatos, etilhexanoatos, alcóxidos), sales metálicas (nitratos, yoduros) y polímeros. Los óxidos mixtos se pueden obtener mezclando precursores similares en un disolvente común antes de la pirólisis.Metal oxides are compounds of great interest due to its wide field of application that goes from the superconductivity at high temperatures, ferromagnetism, piezoelectricity until semiconductivity. The preparation of themselves by a low cost method such as the deposition of solutions of chemical precursors has made them have studied a great number of these for possible application in obtaining oxides Depending on the final objective to be achieved, it has started from chemical precursors such as organometallic molecules (acetates  trifluoroacetates, acetylacetonates, ethylhexanoates, alkoxides), metal salts (nitrates, iodides) and polymers. Mixed oxides they can be obtained by mixing similar precursors in a solvent common before pyrolysis.

La preparación de óxidos superconductores es un campo de gran interés debido a la amplia variedad de aplicaciones de los mismos, que va desde el diagnóstico por imagen en Medicina (Resonancia Magnética Nuclear) hasta sus numerosas aplicaciones en el sector Energético (p. ej. imanes superconductores para el almacenamiento de energía).The preparation of superconducting oxides is a field of great interest due to the wide variety of applications of them, ranging from diagnostic imaging in Medicine (Nuclear Magnetic Resonance) until its numerous applications in the Energy sector (eg superconducting magnets for the Energy storage).

Existen dos tipos de óxidos superconductores, los basados en Bismuto (Bi_{2}Ca_{2}Sr_{2}Cu_{3}O_{10}) y los de Ytrio (YBa_{2}
Cu_{3}O_{7}), sin embargo debido a sus mejores propiedades, desde el punto de vista de estabilidad y densidad de corriente crítica, incluso bajo un campo magnético, estos últimos son los que han despertado un mayor interés.
There are two types of superconducting oxides, those based on Bismuth (Bi_ {2} Ca_ {2} Sr_ {2} Cu 3 O_ {10}) and those of Ytrio (YBa_ {2}
Cu_ {3} O_ {7}), however due to its better properties, from the point of view of stability and critical current density, even under a magnetic field, the latter are the ones that have aroused the greatest interest.

En la actualidad se esta trabajando ya en la obtención de cintas superconductoras denominadas de segunda generación que consisten, típicamente, en un substrato metálico, una o varias láminas delgadas epitaxiales tampón que protegen químicamente al sustrato, y una lámina delgada epitaxial superconductora de YBa_{2}Cu_{3}O_{7} (YBCO).At present it is already working in the obtaining superconducting tapes called second generation that typically consist of a metal substrate, one or several thin epitaxial buffer sheets that protect chemically to the substrate, and a thin epitaxial sheet superconductor of YBa_ {2} Cu_ {O} {7} (YBCO).

Existen diferentes métodos para la preparación de superconductores basados en los óxidos de Ytrio entre ellos podemos citar la deposición por láser (PLD), la pulverización por radiofrecuencia, la epitaxia por fase líquida o la evaporación por haz de electrones. Entre todos ellos la deposición de las láminas delgadas utilizando disoluciones químicas ha merecido en los últimos tiempos una especial atención ya que evita la utilización de costosas técnicas de vacío y permite la preparación de óxidos superconductores con bajo costo.There are different methods for preparation of superconductors based on Ytrio oxides among them We can cite the laser deposition (PLD), spraying by radiofrequency, liquid phase epitaxy or evaporation by electron beam Among all of them the deposition of the plates thin using chemical solutions has deserved in the In recent times, special attention since it avoids the use of expensive vacuum techniques and allows the preparation of oxides Superconductors with low cost.

La utilización como precursores metalorgánicos de los correspondientes acetatos de Ytrio, Cobre y Bario da lugar a óxidos superconductores de bajas prestaciones, debido normalmente a la formación de carbonato de bario durante la pirólisis. Como alternativa se han utilizado mayoritariamente trifluoroacetatos metálicos como productos de partida debido, principalmente, a la simplicidad de los métodos de preparación de los mismos, sin embargo hay algunos estudios publicados en que se parte de otros precursores tales como haluros o algunos precursores sin flúor que son normalmente pivalatos de los correspondientes metales.The use as metalorganic precursors of the corresponding Ytrio, Copper and Barium acetates gives rise to low performance superconducting oxides, normally due to Barium carbonate formation during pyrolysis. How alternative, mostly trifluoroacetates have been used metallic as starting products mainly due to the simplicity of the methods of preparation thereof, without However, there are some published studies that start from others precursors such as halides or some fluoride-free precursors that they are normally pivalates of the corresponding metals.

Para la preparación de la mezcla precursora se parte normalmente de los acetatos comerciales que, en solución acuosa y en presencia de ácido trifluoroacético, generan los correspondientes trifluoroacetatos (T. Araki, K. Yamagiwa, I. Hirabayashi. U.S. Pat. No. 6,586,042 (2003), "Method of preparing oxide superconductor with purified mixed metal trifluoroacetate"). En estas condiciones los compuestos formados precisan de purificaciones posteriores con el objeto de eliminar el agua (disolvente de la reacción) y los posibles productos secundarios (ácido acético) para dar lugar a la mezcla de trifluoroacetatos metálicos con la pureza suficiente para, después de la pirólisis y crecimiento, dar lugar a material superconductor con buenas prestaciones. Entre los métodos de preparación partiendo de acetatos podemos citar también los utilizados por Gupta et al. (A. Gupta, R. Jagannathan, E.I. Cooper, E.A. Giess, J.I. Landman, B.W. Hussey, "Superconducting oxide films with high transition temperature prepared from metal trifluoroacetate precursors" Appl. Phys. Lett. 52, 1988, 2077) o el grupo de McIntyre y Cima (P. C. McIntyre, M. J. Cima, and M. F. Ng, "Metalorganic deposition of high-J Ba YCu O thin films from trifluoroacetate precursors onto (100) SrTiO," J. Appl. Phys., 68, 1990, 4183).For the preparation of the precursor mixture, commercial acetates are normally used, which, in aqueous solution and in the presence of trifluoroacetic acid, generate the corresponding trifluoroacetates (T. Araki, K. Yamagiwa, I. Hirabayashi. US Pat. No. 6,586,042 ( 2003), "Method of preparing oxide superconductor with purified mixed metal trifluoroacetate"). Under these conditions the compounds formed require subsequent purifications in order to remove water (reaction solvent) and possible secondary products (acetic acid) to give rise to the mixture of metal trifluoroacetates with sufficient purity for, after pyrolysis and growth, give rise to superconducting material with good performance. Among the methods of preparation based on acetates we can also mention those used by Gupta et al . (A. Gupta, R. Jagannathan, EI Cooper, EA Giess, JI Landman, BW Hussey, "Superconducting oxide films with high transition temperature prepared from metal trifluoroacetate precursors" Appl. Phys. Let . 52, 1988, 2077) or the group by McIntyre and Cima (PC McIntyre, MJ Cima, and MF Ng, "Metalorganic deposition of high-J Ba YCu O thin films from trifluoroacetate precursors onto (100) SrTiO," J. Appl. Phys ., 68, 1990, 4183) .

Asimismo, la metodología de deposición de láminas delgadas de YBCO utilizando las sales de TFA en forma de solución química ha sido utilizada por otros autores en substratos monocristalinos (J. Smith, M.J. Cima, International Patent Classification HO1L 39/24, International Publication Number WO 98/58415, "Controlled Conversion Of Metal Oxyfluorides Into Superconducting Oxides") o en substratos metálicos con láminas tampón depositadas mediante técnicas de vacío.Also, the deposition methodology of thin sheets of YBCO using TFA salts in the form of chemical solution has been used by other authors on substrates monocrystalline (J. Smith, M.J. Cima, International Patent Classification HO1L 39/24, International Publication Number WO 98/58415, "Controlled Conversion Of Metal Oxyfluorides Into Superconducting Oxides ") or on sheet metal substrates buffer deposited by vacuum techniques.

Un aspecto de la utilización de dicha Técnica que reviste asimismo una gran relevancia, desde el punto de la fabricación de grandes longitudes de cintas, es el lograr minimizar el tiempo requerido para realizar la pirólisis, es decir la descomposición de los precursores metalorgánicos. En un proceso de fabricación en continuo dicho tiempo determinará la productividad (los metros por hora) de cinta que puede lograrse.An aspect of the use of this technique which is also of great relevance, from the point of manufacture of great lengths of tapes, is to achieve minimize the time required to perform the pyrolysis, that is the decomposition of metalorganic precursors. In a process of continuous manufacturing said time will determine productivity (meters per hour) of tape that can be achieved.

Los precursores utilizados hasta la fecha requieren tiempos muy largos de pirólisis si se quieren mantener buenas prestaciones superconductoras. Con el fin de reducir dicho tiempo de pirólisis, otros autores han utilizado aditivos en la disolución de trifluoroacetatos que permiten reducir dicho tiempo, por ejemplo la dietanolamina (DEA) (J.T. Dawley, P.G. Clem, T.J. Boyle, L.M. Ottley, D.L. Overmyer, M.P. Siegal, "Rapid processing method for solution deposited YBa_{2}Cu_{3}O_{7-\delta} thin film", Physica C, 402, 2004, 143). Dichos aditivos, no obstante modifican las propiedades que controlan la cristalización y las prestaciones superconductoras. Es deseable por tanto reducir el tiempo de pirólisis sin introducir por ello limitaciones en las prestaciones de los superconductores fabricados.The precursors used to date they require very long pyrolysis times if they want to keep Good superconducting performance. In order to reduce said pyrolysis time, other authors have used additives in the dissolution of trifluoroacetates that reduce this time, for example diethanolamine (DEA) (J.T. Dawley, P.G. Clem, T.J. Boyle, L.M. Ottley, D.L. Overmyer, M.P. Siegal, "Rapid processing method for solution deposited YBa_ {2} Cu_ {3} O_ {7- \ delta} thin film ", Physica C, 402, 2004, 143). Such additives, however modify the properties that control crystallization and superconducting benefits. It is therefore desirable to reduce the pyrolysis time without introducing limitations on the performance of manufactured superconductors.

Descriptiva de la invenciónDescriptive of the invention - Descripción breve - Brief description

Un objeto de la presente invención se refiere a la producción de precursores metalorgánicos de óxidos por vía de ataque con anhídrido de esos mismos óxidos de partida.An object of the present invention relates to the production of metalorganic oxide precursors by way of anhydride attack of those same starting oxides.

Otro objeto de la presente invención se refiere a la producción de material metalorgánico anhidro consistente en trifluoroacetatos de Y, Ba y Cu a partir del ataque con anhídrido trifluoroacético de YBCO.Another object of the present invention relates to to the production of anhydrous metallurgical material consisting of Y, Ba and Cu trifluoroacetates from anhydride attack YBCO trifluoroacetic acid.

Otro objeto de la presente invención se refiere a los materiales obtenidos mediante los procesos de producción de precursores metalorgánicos reivindicados en ella.Another object of the present invention relates to to the materials obtained through the production processes of Metalorganic precursors claimed in it.

Finalmente, otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso nuevo mejorado para obtener láminas de óxidos superconductores utilizando deposición y descomposición de trifluoroacetatos metálicos preparados en condiciones anhidras, según el procedimiento reivindicado anteriormente.Finally, another object of the present invention is to provide an improved new process to obtain sheets of superconducting oxides using deposition and decomposition of metallic trifluoroacetates prepared under anhydrous conditions, according to the procedure claimed above.

Hasta la fecha la preparación de precursores metalorgánicos para la obtención de óxidos implica la realización de numerosos procesos de purificación intermedios que son necesarios para conseguir buenas prestaciones. La utilización de soluciones anhidras evita gran parte de estos pasos intermedios consiguiéndose muy buenos resultados en los óxidos finales de una forma simplificada. El procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro a partir de sus óxidos de la presente invención comprende los siguientes pasos:To date precursor preparation Metalorganics for the production of oxides implies the realization of numerous intermediate purification processes that are necessary to get good benefits. The use of Anhydrous solutions avoid much of these intermediate steps getting very good results in the final oxides of a simplified form. The procedure for obtaining material anhydrous metalorganic from its oxides of the present The invention comprises the following steps:

a)to)
disolución del polvo del óxido en:oxide powder solution in:

i)i)
un anhídrido correspondiente a un ácido orgánico capaz de disolver a dicho óxido,a anhydride corresponding to an organic acid capable of dissolving said oxide,

ii)ii)
una pequeña cantidad del ácido orgánico del punto i) que actúa como catalizador de la reacción ya small amount of organic acid from point i) that acts as reaction catalyst and

iii)iii)
acetona como disolvente,acetone as solvent,

b)b)
calentamiento de la mezcla en atmósfera inerte,heating the mixture in atmosphere inert,

c)C)
filtración de la suspensión resultante a temperatura ambiente,filtration of the resulting suspension at room temperature,

d)d)
evaporación de la mezcla resultante con un evaporador rotatorio a presión reducida,evaporation of the resulting mixture with a rotary evaporator under reduced pressure,

e)and)
redisolución del residuo sólido así obtenido, ysolid waste redisolution as well obtained, and

f)F)
opcionalmente, almacenamiento de los trifluoroacetatos así obtenidos en viales en atmósfera inerte.optionally, storage of trifluoroacetates thus obtained in vials in atmosphere inert.

En particular, el paso a) puede consistir en la disolución de polvo del óxido en anhídrido trifluoroacético ((CF_{3}CO)_{2}
O), una pequeña cantidad de ácido trifluoroacético (CF_{3}COOH) como catalizador de la reacción y acetona como disolvente.
In particular, step a) may consist of dissolving the oxide powder in trifluoroacetic anhydride ((CF 3 CO) 2
O), a small amount of trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) as reaction catalyst and acetone as solvent.

La utilización de soluciones anhidras para la preparación de precursores metalorgánicos para la obtención de óxidos superconductores evita gran parte de los procesos intermedios de purificación necesarios actualmente, dando lugar a óxidos finales con muy buenas prestaciones (espesores de varios centenares de nanómetros y densidades de corriente de 1-5 MA/cm^{2}) de una forma simplificada.The use of anhydrous solutions for preparation of metalorganic precursors for obtaining Superconducting oxides avoid much of the processes purification intermediates currently required, resulting in final oxides with very good performance (various thicknesses hundreds of nanometers and current densities of 1-5 MA / cm2) in a simplified way.

Las propiedades de las láminas y cintas obtenidas con los nuevos precursores metalorgánicos anhidros se ven mejoradas respecto a los métodos utilizados anteriormente debido a que éstas tienen una mayor pureza, en particular el contenido en agua de la solución es prácticamente nulo (por debajo del límite de detección utilizando el método Karl-Fischer (1 ppm)). Por otro lado una gran ventaja práctica de la nueva metodología desarrollada radica en que se consigue dicho nivel de pureza de forma directa, es decir sin ser necesaria la realización de procesos largos y costosos de purificación de las soluciones. Una ventaja adicional de los nuevos precursores obtenidos se refiere a la posibilidad de reducir considerablemente el tiempo requerido en el proceso de descomposición de los precursores depositados, con respecto a los que se han utilizado anteriormente, manteniendo sin embargo una alta calidad de las capas. La ventaja de dicha reducción del tiempo de descomposición es el permitir aumentar la velocidad de producción de cintas superconductoras en los procesos en continuo.The properties of sheets and tapes obtained with the new anhydrous metalorganic precursors are seen improved compared to previously used methods due to that these have a higher purity, in particular the content in solution water is practically null (below the limit of detection using the Karl-Fischer method (1 ppm)). On the other hand a great practical advantage of the new The methodology developed is that this level of purity directly, that is to say without realization being necessary of long and expensive solutions purification processes. An additional advantage of the new precursors obtained is refers to the possibility of considerably reducing the time required in the process of decomposition of precursors deposited, with respect to those that have been used previously, maintaining however a high quality of the layers. The advantage of said reduction in decomposition time is to allow increase the production speed of superconducting tapes in The processes in continuous.

El método utilizado para producir láminas superconductoras epitaxiales en substratos cerámicos monocristalinos o cintas metálicas conteniendo láminas tampón epitaxiales permite obtener densidades de corriente crítica J_{c} hasta 4.000.000 A/cm^{2} a 77 K en campo magnético nulo.The method used to produce sheets epitaxial superconductors on ceramic substrates monocrystalline or metal tapes containing buffer sheets epitaxials allow to obtain critical current densities J_ {c} up to 4,000,000 A / cm2 at 77 K in null magnetic field.

- Descripción detallada - Detailed description

Un objeto de la presente invención se refiere a la producción de precursores metalorgánicos anhidros a partir de sus óxidos por vía de ataque con anhídrido de esos mismos óxidos de partida. En la Figura 1 se muestra el diagrama de flujo de los procesos que deben seguirse para la síntesis de la solución precursora de un óxido genérico. Dichos pasos son los siguientes:An object of the present invention relates to the production of anhydrous metalorganic precursors from its oxides by way of attack with anhydride of those same oxides of departure. Figure 1 shows the flow chart of the processes that must be followed for solution synthesis precursor of a generic oxide. These steps are the following:

a)to)
disolución del polvo del óxido en:oxide powder solution in:

i)i)
un anhídrido correspondiente a un ácido orgánico capaz de disolver a dicho óxido,a anhydride corresponding to an organic acid capable of dissolving said oxide,

ii)ii)
una pequeña cantidad del ácido orgánico del punto i) que actúa como catalizador de la reacción, ya small amount of organic acid from point i) that acts as reaction catalyst, and

iii)iii)
acetona como disolvente,acetone as solvent,

b)b)
calentamiento de la mezcla en atmósfera inerte,heating the mixture in atmosphere inert,

c)C)
filtración de la suspensión resultante a temperatura ambiente,filtration of the resulting suspension at room temperature,

d)d)
evaporación de la mezcla resultante con un evaporador rotatorio a presión reducida,evaporation of the resulting mixture with a rotary evaporator under reduced pressure,

e)and)
redisolución del residuo sólido así obtenido, ysolid waste redisolution as well obtained, and

f)F)
opcionalmente, almacenamiento de los trifluoroacetatos así obtenidos en viales en atmósfera inerte.optionally, storage of trifluoroacetates thus obtained in vials in atmosphere inert.

En particular, el paso a) puede consistir en la disolución de polvo del óxido en anhídrido trifluoroacético ((CF_{3}CO)_{2}
O), una pequeña cantidad de ácido trifluoroacético (CF_{3}COOH) como catalizador de la reacción y acetona como disolvente.
In particular, step a) may consist of dissolving the oxide powder in trifluoroacetic anhydride ((CF 3 CO) 2
O), a small amount of trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) as reaction catalyst and acetone as solvent.

Existen distintos precursores químicos que pueden usarse para la preparación de soluciones metalorgánicas que puedan depositarse en el sustrato para el posterior crecimiento de una fase cristalina. Dichos precursores son los que usualmente se utilizan en las metodologías denominadas de sol-gel o descomposición metalorgánica. En el primer caso estos precursores son normalmente alcóxidos, solubles en alcoholes y sensibles a la humedad ambiental, en consecuencia deben manejarse durante todo el proceso en atmósfera inerte. En el segundo caso se utilizan carboxilatos (acetatos, hexanoatos) o pentadionatos (acetilacetonas) solubles en distintos solventes orgánicos y menos sensibles a la humedad ambiental. Se pueden utilizar también soluciones híbridas con precursores pertenecientes a ambos grupos.There are different chemical precursors that can be used for the preparation of metalorganic solutions that can be deposited in the substrate for the subsequent growth of a crystalline phase These precursors are the ones that are usually used in the so-called sol-gel methodologies or metalorganic decomposition. In the first case these precursors they are normally alkoxides, soluble in alcohols and sensitive to ambient humidity, therefore they must be handled throughout the Inert atmosphere process. In the second case they are used carboxylates (acetates, hexanoates) or pentadionates (acetylacetone) soluble in different organic solvents and less sensitive to environmental humidity. They can also be used hybrid solutions with precursors belonging to both groups

En la presente invención se ha partido de trifluoroacetatos preparados en condiciones anhidras utilizando para ello anhídrido trifluoroacético ((CF_{3}CO)_{2}O) como reactivo de partida en lugar del ácido trifluoroacético (CF_{3}COOH). La menor reactividad de los anhídridos hace necesaria la utilización de una pequeña cantidad de ácido trifluoroacético (5% en volumen) como catalizador de la reacción. Aunque en los ejemplos de realización de la presente invención se ha particularizado al uso de anhídrido y ácido trifluoroacético, en general puede utilizarse cualquier anhídrido correspondiente a otro ácido orgánico que disuelva a los polvos del óxido.In the present invention it has been based on Trifluoroacetates prepared under anhydrous conditions using for this, trifluoroacetic anhydride ((CF 3 CO) 2 O) as a starting reagent instead of trifluoroacetic acid (CF 3 COOH). The lower reactivity of anhydrides makes necessary to use a small amount of acid trifluoroacetic acid (5% by volume) as the reaction catalyst. Although in the embodiments of the present invention has particularized the use of anhydride and trifluoroacetic acid, in in general any anhydride corresponding to another can be used organic acid that dissolves rust powders.

En un matraz esférico provisto de un refrigerante Dimroth y agitación se introduce polvo de de óxido de MM'O, anhídrido trifluoroacético en exceso y ácido trifuoroacético (5% en volumen) como catalizador, usando acetona como disolvente. Se calienta la mezcla a una temperatura de entre 45ºC y 50ºC durante un periodo de tiempo de entre 50 y 80 horas en atmósfera inerte. Seguidamente se filtra la suspensión resultante y se evapora a un vacío de entre 0.6 y 2 mbar, calentando hasta 75ºC u 80ºC. El residuo sólido así obtenido se redisuelve en acetona o metanol hasta la concentración deseada. La solución de trifuoroacetatos de M y M' anhidros resultante se almacena en viales en atmósfera inerte.In a spherical flask provided with a Dimroth refrigerant and agitation oxide oxide powder is introduced MM'O, excess trifluoroacetic anhydride and trifuoroacetic acid (5% by volume) as catalyst, using acetone as solvent. Be  heats the mixture at a temperature between 45 ° C and 50 ° C for a period of time between 50 and 80 hours in an inert atmosphere. The resulting suspension is then filtered and evaporated to a vacuum between 0.6 and 2 mbar, heating up to 75ºC or 80ºC. He solid residue thus obtained is redissolved in acetone or methanol until the desired concentration The solution of M and M 'trifuoroacetates The resulting anhydrous is stored in vials in an inert atmosphere.

Estos materiales, con un bajo contenido de agua en la solución, preparados según el procedimiento que se acaba de describir, constituyen otro objeto de la presente invención. También es objeto de la presente invención el uso de dichos materiales para la deposición y crecimiento de capas y cintas de óxidos, tales como óxidos ferroeléctricos, ferromagnéticos y piezoeléctricosThese materials, with a low water content in the solution, prepared according to the procedure just describe, constitute another object of the present invention. Too The use of said materials for the purpose of the present invention is deposition and growth of layers and ribbons of oxides, such as ferroelectric, ferromagnetic and piezoelectric oxides

Otro objeto de la presente invención se refiere a la producción de precursores metalorgánicos anhidros consistentes en trifluoroacetatos de Y, Ba y Cu a partir de YBCO por vía de ataque con anhídrido de ese mismo óxido de partida. En la Figura 2 se muestra el diagrama de flujo de los procesos que deben seguirse para la síntesis de dicha solución precursora. Los pasos son los siguientes:Another object of the present invention relates to to the production of consistent anhydrous metalorganic precursors in trifluoroacetates of Y, Ba and Cu from YBCO via anhydride attack of that same starting oxide. In Figure 2 the flow chart of the processes to be followed is shown for the synthesis of said precursor solution. The steps are the following:

a)to)
disolución de polvo de YBCO en anhídrido trifluoroacético ((CF_{3}CO)_{2}O), una pequeña cantidad de ácido trifluoroacético (CF_{3}COOH) como catalizador de la reacción y acetona como disolvente,YBCO powder solution in trifluoroacetic anhydride ((CF 3 CO) 2 O), a small amount of trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) as reaction catalyst and acetone as solvent,

b)b)
calentamiento de la mezcla en atmósfera inerte,heating the mixture in atmosphere inert,

c)C)
filtración de la suspensión resultante a temperatura ambiente,filtration of the resulting suspension at room temperature,

d)d)
evaporación de la mezcla resultante con un evaporador rotatorio a presión reducida,evaporation of the resulting mixture with a rotary evaporator under reduced pressure,

e)and)
redisolución del residuo sólido así obtenido, ysolid waste redisolution as well obtained, and

f)F)
opcionalmente, almacenamiento de los trifluoroacetatos así obtenidos en viales en atmósfera inerte.optionally, storage of trifluoroacetates thus obtained in vials in atmosphere inert.

En la presente invención se ha partido de trifluoroacetatos preparados en condiciones anhidras utilizando para ello anhídrido trifluoroacético ((CF_{3}CO)_{2}O) como reactivo de partida en lugar del ácido trifluoroacético (CF_{3}COOH). La menor reactividad de los anhídridos hace necesaria la utilización de una pequeña cantidad de ácido trifluoroacético (5% en volumen) como catalizador de la reacción. Aunque en los ejemplos de realización de la presente invención se ha particularizado al uso de anhídrido y ácido trifluoroacético, en general puede utilizarse cualquier anhídrido correspondiente a otro ácido orgánico que disuelva a los polvos del YBCO.In the present invention it has been based on Trifluoroacetates prepared under anhydrous conditions using for this, trifluoroacetic anhydride ((CF 3 CO) 2 O) as a starting reagent instead of trifluoroacetic acid (CF 3 COOH). The lower reactivity of anhydrides makes necessary to use a small amount of acid trifluoroacetic acid (5% by volume) as the reaction catalyst. Although in the embodiments of the present invention has particularized the use of anhydride and trifluoroacetic acid, in in general any anhydride corresponding to another can be used organic acid that dissolves YBCO powders.

Para la preparación de la solución química se introduce en un matraz esférico provisto de un refrigerante Dimroth y agitación magnética polvo de óxido de YBCO, anhídrido trifluoroacético en exceso y ácido trifuoroacético como catalizador, usando acetona como disolvente. Un 5% en volumen de la sustancia catalizadora da resultados óptimos, aunque dicha cantidad podría variarse. Se calienta la mezcla a una temperatura de entre 45ºC y 50ºC durante un periodo de tiempo de entre 50 y 80 horas en atmósfera inerte. El calentamiento a 50ºC durante 72 horas en atmósfera de Argon proporciona resultados óptimos. Seguidamente se filtra la suspensión resultante con filtros de 0.45 \mum y se evapora al vacío (0.6 a 2 mbar) calentando hasta un rango de temperaturas de 75ºC a 80ºC. El residuo sólido así obtenido se redisuelve en acetona o metanol hasta la concentración deseada. La solución de trifuoroacetatos de Ytrio, Bario y Cobre anhidros se almacena en viales en atmósfera inerte.For the preparation of the chemical solution, Insert into a spherical flask fitted with a Dimroth refrigerant and magnetic stirring YBCO oxide powder, anhydride excess trifluoroacetic acid and trifuoroacetic acid as catalyst, using acetone as solvent. 5% by volume of the substance catalyst gives optimal results, although this amount could vary. The mixture is heated to a temperature between 45 ° C and 50 ° C for a period of 50 to 80 hours in inert atmosphere Heating at 50 ° C for 72 hours in Argon's atmosphere provides optimal results. Then it filter the resulting suspension with 0.45 µm filters and evaporates under vacuum (0.6 to 2 mbar) by heating up to a range of temperatures from 75ºC to 80ºC. The solid residue thus obtained is redissolve in acetone or methanol to the desired concentration. The solution of anhydrous Ytrio, Barium and Copper trifuoroacetates is Store in vials in an inert atmosphere.

Dichos materiales, preparados según el procedimiento descrito anteriormente, que da como resultado soluciones con un muy bajo contenido de agua (menor de 1 ppm), constituyen otro objeto de la presente invención. También es un objeto de la presente invención el uso de estos materiales como precursores metalorgánicos anhidros para la deposición y crecimiento de capas y cintas superconductoras.Such materials, prepared according to procedure described above, which results solutions with a very low water content (less than 1 ppm), they constitute another object of the present invention. It is also a object of the present invention the use of these materials as anhydrous metalorganic precursors for deposition and growth of superconducting layers and tapes.

Otro objeto de la presente invención lo constituye el procedimiento de obtención de material superconductor en forma de capa caracterizado por el uso de soluciones químicas tipo Trifluoroacetato anhidras descritas anteriormente, para el depósito de la lámina superconductora, que comprende los siguientes pasos.Another object of the present invention is constitutes the procedure for obtaining superconducting material in the form of a layer characterized by the use of chemical solutions anhydrous Trifluoroacetate type described above, for Superconducting foil reservoir, comprising the following Steps.

Deposición de soluciones químicasDeposition of chemical solutions

La deposición de la solución en el substrato metálico puede efectuarse por cualquier método que permita controlar el grosor de la lámina obtenida a la vez que permite obtener un grosor homogéneo. Los métodos preferidos, por su sencillez, son "spin coating" y "dip coating" en los cuales deben controlarse parámetros como la velocidad de rotación y la aceleración (spin coating) y la velocidad de desplazamiento (dip coating). El primer método se adapta mejor a los ensayos en substratos de pequeñas dimensiones mientras que el segundo caso se adapta mejor a la fabricación de cintas en continuo.The deposition of the solution in the substrate Metallic can be done by any method that allows control the thickness of the sheet obtained while allowing get a homogeneous thickness. Preferred methods, for their simplicity, they are "spin coating" and "dip coating" in the which parameters such as rotation speed and acceleration (spin coating) and travel speed (dip coating). The first method is best suited to trials in small substrates while the second case is best suited to continuous tape manufacturing.

La concentración de las disoluciones puede variar entre 0.3 M y 1.5 M. El espesor de la lámina obtenida no debe sobrepasar valores de hasta los 600 nm, si se quiere preservar la calidad del material.The concentration of the solutions can vary between 0.3 M and 1.5 M. The thickness of the sheet obtained does not must exceed values of up to 600 nm, if you want to preserve The quality of the material.

Pirólisis Pyrolysis

Una vez se ha sintetizado y depositado el precursor sobre el sustrato de LaAlO_{3}, se piroliza la capa en un horno controlando la atmósfera. Las rampas de subida pueden variar en un amplio intervalo, comenzando en los 300ºC/h y llegando hasta 1.500ºC/h entre 50ºC y 250ºC y hasta 600ºC/h entre 250ºC y una temperatura comprendida entre 300ºC y 350ºC. La temperatura máxima se mantiene entre 10 y 60 minutos. El flujo es de O_{2} puro variando entre 0.02 l/min y 0.6 l/min en un tubo de cuarzo de 23 mm de diámetro, a un presión de 1 bar y una presión de H_{2}O de 24 mbar.Once it has been synthesized and deposited the precursor on the LaAlO 3 substrate, the layer is pyrolyzed in an oven controlling the atmosphere. Ascent ramps can vary over a wide range, starting at 300ºC / h and arriving up to 1,500ºC / h between 50ºC and 250ºC and up to 600ºC / h between 250ºC and a temperature between 300 ° C and 350 ° C. Temperature Maximum is maintained between 10 and 60 minutes. The flow is O_ {2} pure varying between 0.02 l / min and 0.6 l / min in a quartz tube 23 mm in diameter, at a pressure of 1 bar and a pressure of H2O 24 mbar

Tratamiento térmicoHeat treatment

El tratamiento térmico se efectúa en un horno que controla la temperatura, así como las rampas para sus cambios. El substrato se debe mantener en el interior de un tubo de cuarzo de 23 mm de diámetro en atmósfera controlada durante todo el proceso. Normalmente se usa una mezcla de los gases de N_{2} y O_{2}, con un rango de 0.012 a 0.6 l/min para el N_{2} y entre 0.006 a 0.03 l/min para el O_{2}. Esto resulta en velocidades lineales comprendidas entre lo 0.80 mm/s y los 24 mm/s. La temperatura máxima a la que se efectúa el tratamiento térmico puede variarse en un amplio rango, normalmente entre 750ºC y 820ºC, mientras que las rampas de subida y bajada también pueden ser variables. La elección de la temperatura máxima a la que se efectúa el tratamiento térmico determinará básicamente dos características morfológicas de las láminas delgadas: el tamaño de grano del óxido y su rugosidad. El tiempo total que permanecerá la muestra a la temperatura máxima será normalmente de 90 minutos, aunque puede variarse en un margen más amplio. Se obtienen unas características optimizadas cuando el procedimiento anteriormente descrito se efectúa en un rango de temperaturas de entre 250ºC y una temperatura comprendida entre 300ºC y 350ºC con un rampa comprendida entre 30ºC/h y 600ºC/h y permaneciendo finalmente en la temperatura máxima durante un tiempo que puede encontrarse entre 10 minutos y 90 minutos.The heat treatment is carried out in an oven It controls the temperature as well as the ramps for your changes. The substrate must be kept inside a quartz tube 23 mm in diameter in a controlled atmosphere throughout the process. Normally a mixture of the gases of N2 and O_ {2}, with a range of 0.012 to 0.6 l / min for N_ {2} and between 0.006 to 0.03 l / min for O2. This results in speeds linear between 0.80 mm / s and 24 mm / s. The maximum temperature at which the heat treatment is carried out can vary over a wide range, usually between 750ºC and 820ºC, while the ramps up and down can also be variables The choice of the maximum temperature at which it is made the heat treatment will basically determine two characteristics thin sheet morphological: the grain size of the oxide and its roughness. The total time the sample will remain at maximum temperature will normally be 90 minutes, although it can vary over a wider range. Features are obtained optimized when the procedure described above is it takes place in a temperature range of between 250ºC and a temperature between 300ºC and 350ºC with a ramp included  between 30ºC / h and 600ºC / h and finally remaining at the temperature maximum for a time that can be between 10 minutes and 90 minutes.

A este proceso le sigue otro tratamiento térmico a alta temperatura para la cristalización de la lámina superconductora que se lleva a cabo en un horno en atmósfera controlada y que comprende las dos siguientes fases. Una primera etapa de calentamiento realizada en una atmósfera formada principalmente por nitrógeno (con una presión vapor de agua entre 7 mbar y 100 mbar y una presión de oxígeno entre 0.1 mbar y 1 mbar) hasta una temperatura comprendida entre 750ºC y 820ºC y permaneciendo en esta temperatura entre 30 y 120 minutos y una segunda etapa de calentamiento a una temperatura comprendida entre 500ºC y 300ºC en un bar de oxígeno durante un tiempo inferior a unas 8 horas seguida finalmente por un proceso de enfriamiento hasta temperatura ambiente.This process is followed by another heat treatment at high temperature for crystallization of the sheet superconductor that takes place in an oven in atmosphere controlled and comprising the following two phases. A first heating stage performed in a formed atmosphere mainly by nitrogen (with a water vapor pressure between 7 mbar and 100 mbar and an oxygen pressure between 0.1 mbar and 1 mbar) up to a temperature between 750ºC and 820ºC and staying at this temperature between 30 and 120 minutes and a second heating stage at a temperature between 500ºC and 300ºC in an oxygen bar for less than about 8 hours finally followed by a cooling process until room temperature.

Una vez descrito el proceso térmico al que se someten las muestras debe consignarse cuál es la estructura y las características morfológicas que generan las láminas delgadas epitaxiales. Dichas determinaciones fueron realizadas a partir de diagramas de difracción de rayos X, de Microscopía electrónica de Barrido y de Microscopía de Fuerzas Atómicas. La descripción de dichos análisis a los depósitos efectuados sobre un monocristal de LaAlO_{3}, se describen en los ejemplos que se detallan a continuación, aunque también podría usarse como sustrato, cualquier cinta metálica convenientemente protegida con una capa de óxido crecido epitaxialmente.Once described the thermal process to which submit the samples should be recorded what is the structure and morphological characteristics that generate thin sheets epitaxials These determinations were made from X-ray diffraction diagrams of Electron Microscopy Scanning and Microscopy of Atomic Forces. The description of said analyzes to deposits made on a single crystal of LaAlO_ {3}, are described in the examples detailed to then, although it could also be used as a substrate, any metal tape conveniently protected with an oxide layer grown epitaxially.

Descripción de las figurasDescription of the figures

Figura 1- Diagrama de flujo que ilustra las distintas etapas del proceso de síntesis de precursores metalorgánicos anhidros a partir de un óxido genérico MM'O por vía de ataque con anhídrido de ese mismo óxido de partida.Figure 1- Flowchart illustrating the different stages of the precursor synthesis process anhydrous metalorganics from a generic MM'O oxide via of attack with anhydride of that same starting oxide.

Figura 2- Diagrama de flujo que ilustra las distintas etapas del proceso de síntesis de la solución precursora de YBCO.Figure 2- Flowchart illustrating the different stages of the process of synthesis of the precursor solution from YBCO.

Figura 3- Espectro IR de la solución precursora de TFA donde se observa la banda característica del carboxilato alrededor de 1680 cm^{-1}.Figure 3- IR spectrum of the precursor solution of TFA where the characteristic carboxylate band is observed around 1680 cm -1.

Figura 4- Intensidad del pico carboxilato en los espectros IR en función del tiempo de tratamiento térmico a 250ºC (figura 4b) y 300ºC (figura 4a).Figure 4- Intensity of the carboxylate peak in the IR spectra as a function of heat treatment time at 250 ° C (figure 4b) and 300 ° C (figure 4a).

Figura 5- Imágenes de Microscopía Óptica de láminas pirolizadas en condiciones óptimas (figura 5a) y condiciones no aceptables (con grietas (figura 5b) o con ondulaciones (figura 5c)).Figure 5- Optical Microscopy Images of pyrolized sheets in optimal conditions (figure 5a) and unacceptable conditions (with cracks (figure 5b) or with undulations (figure 5c)).

Figura 6- Esquema general del los tratamientos térmicos utilizados para la pirólisis. Las rampas de subida de la temperatura, la temperatura de tratamiento isotermo y el tiempo pueden modificarse en los rangos indicados.Figure 6- General scheme of treatments thermal used for pyrolysis. The ramps up the temperature, isothermal treatment temperature and time can be modified in the ranges indicated.

Figura 7- Imagen obtenida mediante TEM de una lámina delgada de YBCO sobre un substrato de LaAlO_{3}, después del proceso de pirólisis donde se pueden apreciar partículas nanométricas.Figure 7- Image obtained by TEM of a YBCO thin sheet on a LaAlO 3 substrate, then of the pyrolysis process where particles can be seen nanometric

Figura 8- Imágenes de SEM después de un crecimiento óptimo, de una lámina delgada de YBCO sobre un substrato de LaAlO_{3}. Las figuras 8a y 8b corresponden a la misma muestra a distintos aumentos. En ellas se puede observar que hay pocos poros y el tamaño de estos es muy reducido, dando como resultado una buena corriente crítica.Figure 8- SEM images after a optimal growth of a thin YBCO sheet over a LaAlO 3 substrate. Figures 8a and 8b correspond to the Same sample at different magnifications. In them you can see that there are few pores and the size of these is very small, giving as result a good critical current.

Figura 9- Gráfico de la corriente crítica en función de la temperatura para una lámina de YBCO crecida en condiciones óptimas.Figure 9- Graph of the critical current in temperature function for a YBCO sheet grown in optimal conditions.

Figura 10- Diagrama de rayos X tipo \theta-2\theta en que puede apreciarse los picos de Bragg (001) de la fase YBCO y (h00) del substrato de LaAlO_{3}.Figure 10- Type X-ray diagram the-2 the in which the peaks can be seen of Bragg (001) of the YBCO phase and (h00) of the substrate of LaAlO_ {3}.

Ejemplos de realización de la invenciónExamples of embodiment of the invention Ejemplo IExample I

Se preparó una solución de 50 mL de trifluroacetatos de Y, Ba y Cu con una concentración de 1.5 M (relación Y:Ba:Cu de 1:2:3). Para ello se pesaron 8.334 g (0.0125 moles) de YBa_{2}Cu_{3}O_{7} comercial en un matraz esférico de 250 mL, acoplado a un refrigerante Dimroth y provisto de agitación magnética. Se añadieron además 25 mL de acetona seca recién destilada, 22 mL de anhídrido trifluroacético (0.000156 moles) (adición lenta para evitar sobrecalentamientos) y 5 mL de ácido trifluoroacético. La mezcla se calentó a 50ºC durante 72 horas en atmósfera inerte (Ar). Seguidamente se enfrió a temperatura ambiente y se filtró a través de un filtro de 0.45 \mum. Se procedió entonces a evaporar la solución resultante a presión reducida utilizando un evaporador rotatorio, primero a temperatura ambiente (2 horas) y calentando luego progresivamente a 80ºC, obteniéndose los trifluoroacetatos de Y, Ba y Cu (caracterizados por su espectro de IR (figura 3)). Una parte del sólido obtenido se disolvió,en acetona y otra en metanol manteniéndose ambas soluciones en viales cerrados y en atmósfera inerte.A solution of 50 mL of Y, Ba and Cu trifluroacetates with a concentration of 1.5 M (Y: Ba: Cu ratio of 1: 2: 3). For this, 8.334 g (0.0125) were weighed. moles) of commercial YBa_ {Cu} {3} O7 in a spherical flask 250 mL, coupled to a Dimroth refrigerant and equipped with magnetic stirring In addition, 25 mL of dry acetone was added. freshly distilled, 22 mL of trifluoroacetic anhydride (0.000156 moles) (slow addition to avoid overheating) and 5 mL of trifluoroacetic acid. The mixture was heated at 50 ° C for 72 hours in an inert atmosphere (Ar). Then it cooled to room temperature and filtered through a 0.45 filter \ mum. The resulting solution was then evaporated at reduced pressure using a rotary evaporator, first to room temperature (2 hours) and then gradually warming to 80 ° C, obtaining the trifluoroacetates of Y, Ba and Cu (characterized by its IR spectrum (figure 3)). A part of solid obtained was dissolved in acetone and another in methanol keeping both solutions in closed vials and in atmosphere inert.

Tanto de la solución cetónica como de la metanólica se realizaron análisis de ICP (1:1.98:2.97) con el objeto de verificar que se había mantenido la relación estequiométrica inicial. Asimismo se realizó una evaluación del contenido en agua de la muestra en polvo y se vio que estaba por debajo de los límites de detección utilizando la técnica Karl-Fischer (inferior a 1 ppm). El espectro de IR de la mezcla evidenció la existencia de las bandas a 1650-1720 cm^{-1} correspondientes a los trifluoroacetatos formados.Both the ketone solution and the Methanolic ICP analyzes (1: 1.98: 2.97) were performed with the in order to verify that the relationship had been maintained initial stoichiometric. An evaluation of the water content of the powder sample and it was seen that it was by below detection limits using technique Karl-Fischer (less than 1 ppm). IR spectrum of the mixture evidenced the existence of the bands a 1650-1720 cm -1 corresponding to the Trifluoroacetates formed.

Ejemplo IIExample II

A partir de los trifluoroacetatos de Y, Ba y Cu, se realizó su deposición (14 \mul) en un sustrato de LaAlO_{3} (de dimensiones 5 mm*5 mm, grosor 0.5 mm y orientación (100)) mediante la técnica de Spin-coating (6000 rpm durante 2.O2 minutos). Es necesario realizar el experimento en una sala de atmósfera controlada debido a que una elevada humedad en el medio puede deteriorar la solución dipositada. A continuación se realizó la pirólisis, consistente en la descomposición de la materia orgánica. Para ello se utilizó un crisol de alúmina (donde se pone el sustrato) que se introdujo en un tubo de cuarzo de 23 mm de diámetro, el cual se puso en el interior de un horno. El programa seguido por el horno es el descrito en la figura 6 con una rampa de 300ºC/h hasta una temperatura máxima de 309ºC, la cual se mantuvo durante 30 minutos. Se necesita el uso de una atmósfera controlada en el interior del horno, para ello se trabajó con una presión de oxígeno de 1 bar, un flujo de 0.05 l/min y una presión de agua de 24 mbar. Dicha humedad se consigue haciendo pasar el gas por unos frascos lavadores dotados de una placa porosa en su parte inferior interna, para dividir el gas en pequeñas gotas, aumentando así la superficie de contacto con el agua. Al finalizar el proceso, la muestra se guardó en un desecador.From the trifluoroacetates of Y, Ba and Cu, deposition (14 µl) was performed on a LaAlO 3 substrate (dimensions 5 mm * 5 mm, thickness 0.5 mm and orientation (100)) using the Spin-coating technique (6000 rpm for 2.O2 minutes). It is necessary to perform the experiment in a controlled atmosphere room because high humidity in the medium can deteriorate the fat solution. Then you he performed the pyrolysis, consisting of the decomposition of the organic material. For this, an alumina crucible was used (where the substrate is placed) which was introduced into a 23 mm quartz tube in diameter, which was placed inside an oven. The program followed by the oven is the one described in figure 6 with a ramp of 300ºC / h up to a maximum temperature of 309ºC, which was maintained for 30 minutes The use of a controlled atmosphere is needed inside the oven, for this we worked with a pressure of 1 bar oxygen, a flow of 0.05 l / min and a water pressure of 24 mbar This humidity is achieved by passing the gas through some wash bottles equipped with a porous plate in its lower part internal, to divide the gas into small drops, thus increasing the water contact surface. At the end of the process, the Sample was stored in a desiccator.

La lámina obtenida se caracterizó mediante Microscopía Óptica (figura 5a), donde se puede ver una distribución homogénea, sin grietas ni rugosidades y mediante Microscopía Electrónica de transmisión para confirmar que la capa conserva su homogeneidad a escala nanométrica (figura 7). También se realizaron una serie de espectros IR obtenidos de láminas tratadas durante tiempos distintos y a dos temperaturas diferentes (figura 4a y 4b). Dichos experimentos permitieron confirmar la total descomposición de la materia orgánica (la desaparición del grupo carboxilato). De esta forma es posible determinar cúal debe ser la duración mínima del proceso de pirólisis de la capa.The sheet obtained was characterized by Optical Microscopy (Figure 5a), where you can see a distribution homogeneous, without cracks or roughness and by microscopy Transmission electronics to confirm that the layer retains its homogeneity on a nanometric scale (figure 7). Were also performed a series of IR spectra obtained from sheets treated during different times and at two different temperatures (figure 4a and 4b). These experiments allowed to confirm the total decomposition of organic matter (the disappearance of the carboxylate group). From this way it is possible to determine what the minimum duration should be of the pyrolysis process of the layer.

En otros casos, cuando se incrementa la concentración de la solución de los trifluoroacetatos de Y, Ba y Cu, las muestras presentan grietas debido a las tensiones generadas (al aumentar la concentración, la lámina resultante presenta un mayor grosor y eso genera mayor tensiones dando lugar a la formación de las grietas (figura 5b)). Cuando la solución precursora no resultaba homogénea pueden aparecer precipitados pudiéndose formar láminas que presentan distintos grosores y rugosidades (figura 5c) que posteriormente reducen su calidad.In other cases, when the solution concentration of the trifluoroacetates of Y, Ba and Cu, the samples show cracks due to the stresses generated (with increasing concentration, the resulting sheet has a greater thickness and that generates greater tensions resulting in the crack formation (figure 5b)). When the solution precursor was not homogeneous may appear precipitated being able to form sheets that have different thicknesses and roughnesses (figure 5c) that subsequently reduce their quality.

Ejemplo IIIExample III

A partir de una capa pirolizada, se realizó el tratamiento térmico para conseguir la formación de la fase YBa_{2}Cu_{3}O_{7}. Se trabajó con un horno, al que se le aplicó una subida rápida de temperatura (25ºC/min) hasta llegar a 795ºC. Dicha temperatura se mantuvo durante 180 minutos (los 30 últimos minutos en seco) y luego se aplicó una rampa a una velocidad de 2.5ºC/min hasta la temperatura ambiente. En este caso se utilizó 0.2 mbar de O_{2} y 7 mbar de presión de agua. El flujo del gas fue el que permite el controlador másico de flujo utilizado (Bronkhorst High-Tech) para realizar la mezcla con un rango de 0.012 a 0.6 l/min para el N_{2} y de entre 0.006 y 0.03 l/min para el O_{2}. Sin sacar la muestra del horno, se realizó la oxigenación de dicha muestra utilizando la misma atmósfera seca. Se subió a 450ºC, se cambió el gas portador por O_{2} seco a 1 bar de presión y se mantuvo a esta temperatura por un tiempo de 90 minutos. A continuación se realizó una rampa a 300ºC/h hasta temperatura ambiente.From a pyrolized layer, the heat treatment to achieve phase formation YBa_ {2} Cu_ {3} O_ {7}. It worked with an oven, which is applied a rapid rise in temperature (25ºC / min) until reaching 795 ° C. This temperature was maintained for 180 minutes (all 30 last minutes dry) and then a ramp was applied to a 2.5ºC / min speed up to room temperature. In this case 0.2 mbar of O2 and 7 mbar of water pressure was used. He gas flow was what allows the mass flow controller used (Bronkhorst High-Tech) to perform the mix with a range of 0.012 to 0.6 l / min for the N2 and between 0.006 and 0.03 l / min for the O2. Without taking the sample out of the oven, oxygenation of said sample was performed using the same dry atmosphere It was raised to 450 ° C, the carrier gas was changed to Dry O 2 at 1 bar pressure and maintained at this temperature for A time of 90 minutes. Then a ramp was made to 300ºC / h to room temperature.

La caracterización de la muestra se realizó mediante imágenes de SEM (figura 8), mediciones de la corriente crítica a 5K (J_{c} = 3.3*10^{7} A/cm^{2}) y a 77 K (J_{c} = 4.3*10^{6} A/cm^{2}) (figura 9) y análisis de DRX (figura 10).Sample characterization was performed using SEM images (figure 8), current measurements critical at 5K (J_ {c} = 3.3 * 10 7 A / cm2) and at 77 K (J_ {c} = 4.3 * 10 6 A / cm 2) (figure 9) and DRX analysis (figure 10).

Claims (25)

1. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro a partir de sus óxidos que comprende los siguientes pasos:1. Procedure for obtaining material anhydrous metalorganic from its oxides comprising Next steps:
a)to)
disolución del polvo del óxido en:oxide powder solution in:
i)i)
un anhídrido correspondiente a un ácido orgánico capaz de disolver a dicho óxido,a anhydride corresponding to an organic acid capable of dissolving said oxide,
ii)ii)
una pequeña cantidad del ácido orgánico del punto i) que actúa como catalizador de la reacción, ya small amount of organic acid from point i) that acts as reaction catalyst, and
iii)iii)
acetona como disolvente,acetone as solvent,
b)b)
calentamiento de la mezcla en atmósfera inerte,heating the mixture in atmosphere inert,
c)C)
filtración de la suspensión resultante a temperatura ambiente,filtration of the resulting suspension at room temperature,
d)d)
evaporación de la mezcla resultante con un evaporador rotatorio a presión reducida,evaporation of the resulting mixture with a rotary evaporator under reduced pressure,
e)and)
redisolución del residuo sólido así obtenido, ysolid waste redisolution as well obtained, and
f)F)
opcionalmente, almacenamiento de los trifluoroacetatos así obtenidos en viales en atmósfera inerte.optionally, storage of trifluoroacetates thus obtained in vials in atmosphere inert.
2. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según reivindicación 1 en el que el paso a) se realiza utilizando anhídrido trifluoroacético ((CF_{3}CO)_{2}O), una pequeña cantidad de ácido trifluoroacético (CF_{3}COOH) como catalizador de la reacción y acetona como disolvente.2. Procedure for obtaining material anhydrous metalorganic according to claim 1 wherein step a) is performed using trifluoroacetic anhydride ((CF 3 CO) 2 O), a small amount of acid trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) as the reaction catalyst and Acetone as solvent. 3. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque la cantidad de ácido trifluoroacético utilizado como catalizador en el paso a) es del 5% en volumen.3. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 1 and 2, characterized in that the amount of trifluoroacetic acid used as a catalyst in step a) is 5% by volume. 4. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque la disolución del paso a) se realiza en un matraz acoplado a un refrigerante Dimroth y provisto de agitación magnética.4. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 1 to 3, characterized in that the dissolution of step a) is carried out in a flask coupled to a Dimroth refrigerant and provided with magnetic stirring. 5. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque el paso b) se efectúa a una temperatura entre 45ºC y 50ºC en una atmósfera de Ar durante 50-80 horas.5. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 1 to 4, characterized in that step b) is carried out at a temperature between 45 ° C and 50 ° C in an Ar atmosphere for 50-80 hours. 6. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el paso d) se realiza a una temperatura entre 75ºC y 85ºC, y a una presión entre 0.6 mbar y 2 mbar.6. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 1 to 5, characterized in that step d) is carried out at a temperature between 75 ° C and 85 ° C, and at a pressure between 0.6 mbar and 2 mbar. 7. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la redisolución del paso e) utiliza acetona como disolvente.7. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 1 to 6, characterized in that the redisolution of step e) uses acetone as the solvent. 8. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la redisolución del paso e) utiliza metanol como disolvente.8. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 1 to 6, characterized in that the redisolution of step e) uses methanol as a solvent. 9. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro consistente en trifluoroacetatos de Y, Ba y Cu a partir de YBCO que comprende los siguientes pasos:9. Procedure for obtaining material anhydrous metalorganic consisting of trifluoroacetates from Y, Ba and Cu from YBCO comprising the following steps:
a)to)
disolución de polvo de YBCO en anhídrido trifluoroacético ((CF_{3}CO)_{2}O), una pequeña cantidad de ácido trifluoroacético (CF_{3}COOH) como catalizador de la reacción y acetona como disolvente,YBCO powder solution in trifluoroacetic anhydride ((CF 3 CO) 2 O), a small amount of trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) as reaction catalyst and acetone as solvent,
b)b)
calentamiento de la mezcla en atmósfera inerte duranteheating the mixture in atmosphere inert during
c)C)
filtración de la suspensión resultante a temperatura ambiente,filtration of the resulting suspension at room temperature,
d)d)
evaporación de la mezcla resultante con un evaporador rotatorio a presión reducida, yevaporation of the resulting mixture with a rotary evaporator under reduced pressure, and
e)and)
redisolución del residuo sólido así obtenido.solid waste redisolution as well obtained.
10. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según reivindicación 9 al que se le añade el almacenamiento de los trifluoroacetatos obtenidos en viales en atmósfera inerte como último paso.10. Procedure for obtaining material anhydrous metalorganic according to claim 9 to which the storage of trifluoroacetates obtained in vials in inert atmosphere as a last step. 11. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 9 y 10 caracterizado porque la cantidad de ácido trifluoroacético utilizado como catalizador en el paso a) es del 5% en volumen.11. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 9 and 10, characterized in that the amount of trifluoroacetic acid used as catalyst in step a) is 5% by volume.
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12. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 9 a 11 caracterizado porque la disolución del paso a) se realiza en un matraz acoplado a un refrigerante Dimroth y provisto de agitación magnética.12. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 9 to 11, characterized in that the dissolution of step a) is carried out in a flask coupled to a Dimroth refrigerant and provided with magnetic stirring. 13. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 9 a 12 caracterizado porque el paso b) se efectúa a una temperatura entre 45ºC y 50ºC en una atmósfera de Ar durante 50-80
horas,
13. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 9 to 12, characterized in that step b) is carried out at a temperature between 45 ° C and 50 ° C in an atmosphere of Ar for 50-80
hours,
14. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 9 a 13 caracterizado porque el paso d) se realiza a una temperatura entre 75ºC y 85ºC, y a una presión entre 0.6 mbar y 2 mbar.14. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 9 to 13, characterized in that step d) is carried out at a temperature between 75 ° C and 85 ° C, and at a pressure between 0.6 mbar and 2 mbar. 15. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 9 a 14 caracterizado porque la redisolución del paso e) utiliza acetona como disolvente.15. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 9 to 14, characterized in that the redisolution of step e) uses acetone as the solvent. 16. Procedimiento de obtención de material metalorgánico anhidro según las reivindicaciones 9 a 15 caracterizado porque la redisolución del paso e) utiliza metanol como disolvente.16. Method for obtaining anhydrous metalorganic material according to claims 9 to 15, characterized in that the redisolution of step e) uses methanol as a solvent. 17. Trifluoroacetato obtenido según los procedimientos de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque su contenido en agua es inferior a 1 pmm.17. Trifluoroacetate obtained according to the procedures of claims 1 to 9 characterized in that its water content is less than 1 pmm. 18. Trifluoroacetato obtenido según los procedimientos de las reivindicaciones 9 a 16 caracterizado porque es un trifluoroacetato de Y y porque su contenido en agua es inferior a 1 pmm.18. Trifluoroacetate obtained according to the procedures of claims 9 to 16 characterized in that it is a trifluoroacetate of Y and that its water content is less than 1 pmm. 19. Trifluoroacetato obtenido según los procedimientos de las reivindicaciones 9 a 16 caracterizado porque es un trifluoroacetato de Ba y porque su contenido en agua es inferior a 1 pmm.19. Trifluoroacetate obtained according to the procedures of claims 9 to 16 characterized in that it is a Ba trifluoroacetate and that its water content is less than 1 pmm. 20. Trifluoroacetato obtenido según los procedimientos de las reivindicaciones 9 a 16 caracterizado porque es un trifluoroacetato de Cu y porque su contenido en agua es inferior a 1 pmm.20. Trifluoroacetate obtained according to the procedures of claims 9 to 16 characterized in that it is a Cu trifluoroacetate and that its water content is less than 1 pmm. 21. Uso del trifluoroacetato de la reivindicación 17 como precursor metalorgánico anhidro para la deposición y crecimiento de capas y cintas de óxidos.21. Use of trifluoroacetate claim 17 as anhydrous metalorganic precursor for the deposition and growth of layers and ribbons of oxides. 22. Uso del trifluoroacetato de las reivindicaciones 18 a 20 como precursor metalorgánico anhidro para la deposición y crecimiento de capas y cintas superconductoras.22. Use of trifluoroacetate claims 18 to 20 as anhydrous metalorganic precursor for the deposition and growth of superconducting layers and tapes. 23. Procedimiento de obtención de material superconductor en forma de capa caracterizado por el uso de soluciones químicas tipo Trifluoroacetato anhidras de las reivindicaciones 18 a 20 para el depósito de la lámina superconductora, y porque comprende los siguientes pasos:23. Process for obtaining superconducting material in the form of a layer characterized by the use of anhydrous chemical solutions of the trifluoroacetate type of claims 18 to 20 for the deposition of the superconducting sheet, and because it comprises the following steps:
a)to)
limpieza de la superficie del substrato,surface cleaning substrate,
b)b)
deposición de la solución química por cualquier método que permita obtener un grosor homogéneo y controlar el grosor de la lámina obtenida, en una atmósfera controlada con baja humedad,deposition of the chemical solution by any method that allows to obtain a homogeneous thickness and control the thickness of the sheet obtained, in an atmosphere controlled with low humidity,
c)C)
secado rápido de la solución química de b), a temperaturas inferiores a 250ºC usando una rampa de subida de temperatura entre 300ºC/h y 1.500ºC/h en un flujo de oxígeno a una presión de 1 bar y una presión de H_{2}O de 24 mbar, y manteniendo la temperatura máxima entre 10 y 60 minutos.quick drying of the chemical solution of b), at temperatures below 250 ° C using a rising ramp of temperature between 300ºC / h and 1,500ºC / h in an oxygen flow at a pressure of 1 bar and a pressure of H2O of 24 mbar, and maintaining the maximum temperature between 10 and 60 minutes.
d)d)
descomposición de los precursores metalorgánicos mediante un tratamiento térmico en atmósfera controlada de oxigeno, nitrógeno o una mezcla de ambos usando un flujo de gas controlado que corresponde a una velocidad lineal comprendida entre 0.80 mm/s y 24 mm/s, a la vez que se efectúa un aumento de temperatura entre 250ºC y una temperatura comprendida entre 300ºC y 350ºC con un rampa comprendida entre 30ºC/h y 600ºC/h y permaneciendo finalmente en la temperatura máxima durante un tiempo que puede encontrarse entre 10 minutos y 90 minutos, ydecomposition of precursors metalorganic by heat treatment in atmosphere controlled oxygen, nitrogen or a mixture of both using a controlled gas flow corresponding to a linear speed between 0.80 mm / s and 24 mm / s, at the same time as a temperature rise between 250ºC and a temperature included between 300ºC and 350ºC with a ramp between 30ºC / h and 600ºC / h and finally staying at the maximum temperature for a time that can be found between 10 minutes and 90 minutes, Y
e)and)
tratamiento térmico a alta temperatura para la cristalización de la lámina superconductora que se lleva a cabo en un horno en atmósfera controlada y que comprende las siguientes fases:high temperature heat treatment for the crystallization of the superconducting sheet that leads to conducted in an oven in a controlled atmosphere and comprising following phases:
i)i)
una primera etapa de calentamiento realizada en una atmósfera formada principalmente por nitrógeno (con una presión vapor de agua entre 7 mbar y 100 mbar y una presión de oxígeno entre 0.1 mbar y 1 mbar) hasta una temperatura comprendida entre 750ºC y 820ºC y permaneciendo en esta temperatura entre 30 y 120 minutos ya first stage of heating performed in a formed atmosphere mainly by nitrogen (with a water vapor pressure between 7 mbar and 100 mbar and an oxygen pressure between 0.1 mbar and 1 mbar) up to a temperature between 750ºC and 820ºC and staying at this temperature between 30 and 120 minutes and
ii)ii)
una segunda etapa de calentamiento a una temperatura comprendida entre 500ºC y 300ºC en un bar de oxígeno durante un tiempo inferior a unas 8 horas seguida finalmente por un proceso de enfriamiento hasta temperatura ambiente.a second heating stage at a temperature between 500 ° C and 300 ° C in an oxygen bar for a time less than about 8 hours finally followed by a cooling process until room temperature.
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24. Procedimiento de obtención de material superconductor en forma de capa de la reivindicación 23 caracterizado porque la deposición de la solución química del paso b) se lleva a cabo por "spin-coating".24. Method for obtaining superconducting material in the form of a layer of claim 23, characterized in that the deposition of the chemical solution in step b) is carried out by "spin-coating". 25. Procedimiento de obtención de material superconductor en forma de capa de la reivindicación 23 caracterizado porque la deposición de la solución química del paso b) se lleva a cabo por "dip-coating".25. Method for obtaining superconducting material in the form of a layer of claim 23, characterized in that the deposition of the chemical solution in step b) is carried out by dip-coating.
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