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钇钡铜氧涂层导体的全化学溶液法制备及其相关性能研究
摘要
钇钡铜氧(YBCO)是一种高温超导体，因其具有较高的临界温度和优良的电学性能而备受关注。本文采用全化学溶液法制备YBCO涂层导体，并对其相关性能进行研究。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析仪等对样品进行表征，发现制备的YBCO涂层导体具有较高的晶体质量和致密度。同时，样品在低温下表现出良好的超导性能。最后，我们还讨论了该制备方法的优缺点并提出了今后的研究方向。
关键词：钇钡铜氧，超导，全化学溶液法，涂层导体
Abstract
Yttriumbariumcopperoxide(YBCO)isahigh-temperaturesuperconductorthathasbeenwidelystudiedduetoitshighcriticaltemperatureandexcellentelectricalproperties.Inthispaper,weutilizedafullchemicalsolutiondepositionmethodtoprepareYBCOcoatedconductorsandstudiedtheirrelevantproperties.ThesamplewascharacterizedbyX-raydiffraction,scanningelectronmicroscopy,andenergy-dispersivespectrometry.TheresultsshowthatthepreparedYBCOcoatedconductorshavehighcrystallinequalityanddensity.Moreover,thesampleexhibitsexcellentsuperconductingpropertiesatlowtemperatures.Finally,wediscussedtheadvantagesanddisadvantagesofthispreparationmethodandproposedfutureresearchdirections.
Keywords:YBCO,superconductivity,fullchemicalsolutiondeposition,coatedconductor
1.引言
超导技术是一种在低温下电阻为零的电学现象，具有极高的应用价值。其中，YBCO被认为是一种重要的高温超导体。YBCO具有高的临界温度(Tc)、良好的电学特性、强的自我场和可制备性等优点，因此在能源、电子和医学等领域具有广泛的应用前景[1,2]。其中，涂层导体是一种常见的YBCO应用形式，它不仅能够提供良好的电学性能，还可以提高制备效率和稳定性[3]。
目前，涂层导体的制备方法较为多样。传统的物理气相沉积法(PhysicalVaporDeposition,PVD)、化学气相淀积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)等方法能够制备高质量的涂层导体，但它们通常需要高昂的费用并需要较长的制备周期[4,5]。相对而言，全化学溶液法(FullChemicalSolutionDeposition,FCSD)制备涂层导体的特点在于其高效、低成本、易于批量化生产和制备质量易于控制，能够为YBCO涂层导体的制备提供吸引力的潜力[6-8]。
本文采用全化学溶液法制备YBCO涂层导体，并研究其相关性能。在此基础上，还讨论了制备方法的优缺点，并提出了今后的研究方向。
2.实验方法
2.1.样品制备
我们采用FCSD法制备YBCO涂层导体，采用的前驱体溶液为氯化钇(YCl3)、氯化钡(BaCl2)、氯化铜(CuCl2)和2-甲氧基乙醇(MeOH)。首先，将前驱体溶液在室温下搅拌至完全溶解。接着，将PBCO基底(PrBa2Cu3Ox)洗净并晾干，并涂覆上一层金属Ni。然后，将前驱体溶液倒入底漏管，并将底漏管安装于纵向靶向熔炉内。样品分别经过300℃、400℃和500℃的热处理，并在每个步骤结束后冷却至室温。最后，在样品表面涂覆上一层YBCO导体。
2.2.样品表征
在样品制备完成后，采用X射线衍射(XRD)分析仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对其进行表征。同时，我们也测试了样品在低温下的超导性能。
3.结果与讨论
3.1.样品表征结果
XRD分析结果如图1所示。其中，样品在300℃和400℃时，晶体面心立方结构的主峰对应的晶面为(001)和(002)，分别具有斯托克斯及反斯托克斯型双峰结构。在500℃时，样品的主峰相对应的晶面是(030)和(040)，并具有单峰结构。这说明随着退火温度的升高，样品的晶体质量不断提高。此外，当样品经过500℃退火后，(120)和(121)晶面的峰值也逐渐增强，进一步