本发明专利技术涉及一种c轴取向的钆钡铜氧薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将铝酸镧基板放入化学气相沉积反应腔体内的基板座上；(2)称取钆源、钡源和铜源固体原料，分别置于相应的原料罐中；(3)将基板座的温度升至970～1010℃，将原料罐温度分别升至200～230℃，320～340℃和180～200℃；(4)将含有钆源、钡源和铜源的载流气以及氧化气通入反应腔体内反应；(5)停止通入气体，关闭加热系统，冷却至室温，即得。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：可控薄膜的组织结构、对真空度要求低、沉积速率高并且c轴取向性好。可以广泛的应用于超导磁悬浮列车、磁浮轴承、永磁体、储能飞轮和超导电机等方面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种c轴取向的钆钡铜氧薄膜的制备技术，特别是使用化学气相沉积技术制备C轴取向的钆钡铜氧薄膜，属于高温超导材料制备领域。
技术介绍
近来，高温超导材料GdBa2Cu307_s (GdBCO)逐渐成为研宄热点之一。因为在较高的磁场中，GdBCO材料同传统的YBa2Cu3CVs (YB⑶)比较具有更高的临界转变温度和更大的临界电流密度。此外，GdBCO超导薄膜的不可逆场高达42T(温度变化范围50?100Κ)，远高于YBC0。基于这些原因，GdBCO通常被认为是下一代工业化和商业化应用的一种非常有前景的高温超导材料，可用来替代传统的YBCO材料。例如，在大电流应用领域，利用GdBCO超导薄膜的临界电流密度大并且上临界磁场高等特点，制备GdBCO高温超导涂层电缆及超导变压器等，以达到节能减排的目的；在小电流应用领域，利用GdBCO超导薄膜微波表面电阻比传统铜材料低约2个量级的特点，制备超导微波滤波器、超导量子干涉仪等；在抗磁性方面的应用，主要是利用超导体制造磁悬浮列车等。GdBCO的超导性质有很强的各向异性，超导电流主要在Cu-O面(即a_b面)内传导，其a-b面内能承载的超导电流比c轴向所能承载的超导电流大10?100倍。并且a-b平面内的相干长度非常短。因此，为了得到优异的超导性能，GdBCO薄膜的生长方向必须是c轴取向生长。目前高温超导薄膜的制备工艺主要有:溅射法(Sputtering)、脉冲激光沉积法(Pulsed Laser Deposit1n, PLD)、多源共蒸发法(Co-Evaporat1n)、金属有机化合物沉积法(Metal Organic Deposit1n, MOD)、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)和化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposit1n, CVD)等。派射法和多源共蒸发法成膜的速率较慢，而且随着薄膜厚度的增加，晶体质量也会产生较大的下降。脉冲激光沉积法中高能量的激光会使靶材产生液滴状沉积物，影响晶体质量；同时随着薄膜的厚度增加，结晶质量逐渐变差；并且脉冲激光沉积法中有效沉积面积较小，沉积速率低。金属有机化合物沉积法和溶胶-凝胶法所制备的薄膜与基板结合力差、薄膜中缺陷较多且薄膜多具有孔状结构。化学气相沉积法可控薄膜的组织结构、沉积速率高、薄膜均匀且质量好、真空度要求低并且能在形状复杂且面积大的器件上沉积薄膜。但目前仍未见化学气相沉积法制备c轴取向GdBCO薄膜的相关报道。因此，研发化学气相沉积法在快速生产大面积、高性能GdBCO薄膜的相关技术显得尤为迫切。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供，所制备薄膜的面外取向为c轴取向。为了解决其技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:c轴取向的钆钡铜氧薄膜的制备方法，包括以下步骤:(I)将铝酸镧基板放入化学气相沉积反应腔体内的基板座上，并将腔体内的压强抽至30Pa以下；(2)称取钆源、钡源和铜源固体原料，将三种原料分别置于相应的原料罐中，所述的钆源、钡源和铜源分别为三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸)钆，双(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸)钡和双(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸)铜；(3)将基板座的温度升至970?1010°C，将钆源、钡源和铜源的原料罐温度分别升至 200 ?230°C，320 ?340°C和 180 ?200°C ；(4)将含有钆源、钡源和铜源的载流气以及氧化气通入反应腔体内，调节腔体内的压强至300?500Pa，反应时间为7?1min ；(5)停止通入气体，关闭加热系统，冷却至室温，即得到沉积在铝酸镧基板上的c轴取向的钆钡铜氧薄膜。按上述方案，所述的铝酸镧基板经过预处理使其表面洁净。按上述方案，所述的预处理方法是:将基板置于乙醇中超声处理，然后吹干，超声处理时间为20?30min。按上述方案，所述的载流气为氩气，氧化气为氧气。按上述方案，根据权利要求4所述的，其特征在于所述的氩气流量为100?150sccm，氧气流量为200?300sccm。本专利技术所采用的化学气相沉积技术的原理为:固态原料被蒸发后，通过载流气运输到反应腔体内，含有反应原料的气体吸附在基板表面，在高温下发生化学反应，生成固态薄膜。副产物脱离表面，并被抽气系统抽走。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:1.使用化学气相沉积技术制备薄膜，相比于现有技术，该方法可控薄膜的组织结构、对真空度要求低、沉积速率高并且c轴取向性好。2.与传统的YBCO超导薄膜相比，c轴取向的GdBCO超导薄膜具有较高的临界转变温度、较大的无阻载流能力和较强的捕获磁通能力，因此可以广泛的应用于超导磁悬浮列车、磁浮轴承、永磁体、储能飞轮和超导电机等方面。【附图说明】图1为本专利技术实施例所制备的c轴取向的钆钡铜氧薄膜的XRD图谱，其中图1(a)为本专利技术实施例1所制备的c轴取向的钆钡铜氧薄膜的XRD图谱；图1 (b)为本专利技术实施例2所制备的c轴取向的钆钡铜氧薄膜的XRD图谱；图1 (c)为本专利技术实施例3所制备的c轴取向的钆钡铜氧薄膜的XRD图谱；图2为本专利技术实施例2所制备的c轴取向的钆钡铜氧薄膜的表面SEM图片和断面SEM图片，其中图2(a)表面SEM图片，图2(b)为断面SEM图片。【具体实施方式】下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。下述实施例中铝酸镧基板是经过预处理使其表面洁净，预处理方法为:将铝酸镧基板置于乙醇中超声处理30min，然后吹干备用。实施例1(I)将铝酸镧基板放入化学气相沉积反应腔体内的基板座上，并将腔体内的压强抽至30Pa以下。(2)称取一定量的三(2，当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种c轴取向的钆钡铜氧薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将铝酸镧基板放入化学气相沉积反应腔体内的基板座上，并将腔体内的压强抽至30Pa以下；(2)称取钆源、钡源和铜源固体原料，将三种原料分别置于相应的原料罐中，所述的钆源、钡源和铜源分别为三(2,2,6,6‑四甲基‑3,5‑庚二酮酸)钆，双(2,2,6,6‑四甲基‑3,5‑庚二酮酸)钡和双(2,2,6,6‑四甲基‑3,5‑庚二酮酸)铜；(3)将基板座的温度升至970～1010℃，将钆源、钡源和铜源的原料罐温度分别升至200～230℃，320～340℃和180～200℃；(4)将含有钆源、钡源和铜源的载流气以及氧化气通入反应腔体内，调节腔体内的压强至300～500Pa，反应时间为7～10min；(5)停止通入气体，关闭加热系统，冷却至室温，即得到沉积在铝酸镧基板上的c轴取向的钆钡铜氧薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：涂溶，可望，章嵩，汪婷，张联盟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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