● 摘要
YBCO和BSCCO是可在液氮温区工作的最具实用价值的高温超导体。相对于Bi-2223超导体，YBCO在77 K条件下具有更好的高场性能，因此当建造在77 K左右使用的高场磁体时，YBCO带材是首选材料。YBCO涂层导体是多层膜结构的复合材料，由金属基带、缓冲层、超导层和保护层组成。已成功制备出的高温超导涂层导体长带所采用的缓冲层均为多层膜结构，且均采用了价格昂贵的真空物理沉积技术。目前价格昂贵是阻碍高温超导涂层导体进一步实用化的瓶颈。针对缓冲层，探索多功能缓冲层材料和采用低成本化学溶液沉积技术(CSD)被认为是缓冲层的未来发展目标。本论文对化学溶液沉积技术制备的烧绿石型稀土锆酸盐和钼酸盐薄膜进行研究，为简化缓冲层结构和发展低成本涂层导体制备技术提供实验支持。论文具体研究内容如下：
1. 使用化学溶液沉积技术制备RE2Zr2O7(RE=Nd,Sm)缓冲层
使用化学溶液沉积技术（CSD-MOD）在YSZ单晶基片上分别制备了La2Zr2O7、Nd2Zr2O7、Sm2Zr2O7和Gd2Zr2O7薄膜，为了探索Nd2Zr2O7和Sm2Zr2O7作为高温超导涂层导体缓冲层的可能性，实验是在完全相同的实验条件下进行的。从薄膜的组分、织构、表面形貌三方面对以上制备的四种薄膜进行比较与分析。结果证实，Nd2Zr2O7和Sm2Zr2O7具有作为高温超导涂层导体缓冲层的潜能。为了考查Nd2Zr2O7和Sm2Zr2O7薄膜作为缓冲层的能力，采用廉价高效的全溶液法在YSZ/NZO和YSZ/SZO模板上继续制备了CeO2晶格匹配层和YBCO超导层。YSZ/Nd2Zr2O7/CeO2/YBCO超导层的（006）衍射峰的摇摆曲线的FWHM值为0.84°，表面致密光滑，没有孔洞和裂纹，转变温度宽度△Tc较窄说明样品品质较好，临界电流密度Jc=0.8MA/cm2，由此可以推断Nd2Zr2O7缓冲层很有发展前途。YSZ/Sm2Zr2O7/CeO2/YBCO超导层（006）衍射峰的摇摆曲线的FWHM值为3.02°，表面没有孔洞和裂纹，但出现了a轴晶粒，表面不够平整致密。Sm2Zr2O7与Nd2Zr2O7相比较，Nd2Zr2O7更加适于用作缓冲层。
在具有双轴织构的Ni-5at%W金属基带上制备Nd2Zr2O7或Sm2Zr2O7薄膜是实验的最终目的。通过对热处理参数的优化，在Ni-5at%W衬底上制备具有良好取向Nd2Zr2O7薄膜的最佳热处理工艺为：室温加热到300℃恒温1h然后继续加热到1000℃恒温3h。制备具有良好取向Sm2Zr2O7薄膜的较佳热处理工艺为：室温加热到1000℃恒温3h然后自然冷却。样品始终处于流动的Ar-4%H2还原气氛中，气体流速为2.2×10-2m·s-1。同时证实了烧绿石型结构材料作为缓冲层的实用化厚度应为60-70nm。
2．化学溶液沉积技术制备RE2Mo2O7(RE=Nd,Sm,Gd)缓冲层
在Ni-5at%W金属衬底上制备具有c轴织构的Nd2Mo2O7薄膜的工艺为：采用乙酰丙酮钕和乙酰丙酮合钼酰作为前驱物，甲醇和丙酸（体积比为3:2）混合溶剂制备总阳离子浓度为0.4M前驱溶液。将前驱溶液旋涂在金属Ni-5at%W合金衬底上，Ar-4%H2气氛下350℃的温度预分解1h后1000℃温度下结晶2h。同时通过实验证明：乙酰丙酮这种溶剂的使用不利于薄膜的结晶化和取向生长。
在YSZ单晶衬底上制备具有c轴织构的Sm2Mo2O7薄膜的工艺为：采用乙酰丙酮钐和乙酰丙酮合钼酰作为前驱物，甲醇与丙酸溶剂体积配比为2:3条件下制备总阳离子浓度为0.4M的前驱溶液，将前驱溶液旋涂于YSZ单晶衬底上，氩气气氛下500℃的温度预分解1h后1000℃温度下结晶2h。类似地，制备具有单一Gd2Mo2O7相且具有c轴织构的Gd2Mo2O7薄膜的制备工艺如下：采用乙酰丙酮钐和乙酰丙酮合钼酰作为前驱物，甲醇与丙酸溶剂体积配比为4:1条件下制备总阳离子浓度为0.4M的前驱溶液，将前驱溶液旋涂于YSZ单晶衬底上，氩气气氛下500℃的温度预分解1h后1000℃温度下结晶2h。同时通过实验发现：混合溶剂中的溶剂配比和热处理气氛会影响薄膜的取向生长。