● 摘要
相对于Bi-2223/Ag第一代高温超导带材，在77K具有更好磁场载流性能的YBa2Cu3O7-d (YBCO)涂层导体的研究，已成为目前实用高温超导材料的研究热点之一。涂层导体缓冲层技术是研究YBCO涂层导体的一个重要组成部分。近年来，缓冲层技术正在呈现由多层结构向单层结构、由多种沉积技术组合向单一沉积技术的发展趋势。对于复杂多层结构的缓冲层，不同氧化物之间的物理化学特性差异，导致缓冲层制备过程一般采用多种薄膜制备技术的组合；多种薄膜技术的组合使得涂层导体的制备过程复杂，制备时间冗长，也不利于降低带材的成本；缓冲层的层数越多，控制生长、微观组织和界面结构的技术难度就越大。因此，简化缓冲层结构就成为简化涂层导体制备技术的发展方向。近几年来，美国和日本的研究机构，在缓冲层材料的选择与制备技术方面获得的成功，为发展单缓冲层涂层导体长带技术带来了希望。钙钛矿型化合物是一种比较理想的缓冲层材料。本论文以涂层导体中钙钛矿型单缓冲层为研究对象，重点研究了单缓冲层的制备工艺，选择了两大类材料—具有简单钙钛矿结构的氧化物La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）和具有双钙钛矿结构的氧化物La2NiMnO6（LNMO）、Nd2NiMnO6（NNMO）作为缓冲层的候选材料，用固相法、化学溶液法（CSD）法制备上述缓冲层材料的块材，并通过对其结构及形貌分析，确定了制备这些块材的最佳工艺条件。利用金属有机物沉积技术（MOD）在Y稳定ZrO2（YSZ）单晶基片上制备了La2NiMnO6、Nd2NiMnO6、La0.7Sr0.3MnO3单缓冲层，并对其结构及表面形貌进行了表征，成功地建立了MOD法制备单缓冲层的新工艺。建立了制备稳定的LSMO、LNMO、NNMO前驱液的方法。
本论文由三部分组成。第一部分为绪论，介绍了YBCO涂层导体的性质和已经实用化的YBCO涂层导体，重点介绍涂层导体缓冲层的研究状况、制备技术及发展趋势，最后阐述了本论文的选题依据和研究方案。第二部分为薄膜制备方法原理及分析测试手段介绍。第三部分为实验结果部分，由三部分组成，分别为简单钙钛矿缓冲层研究、复杂钙钛矿缓冲层研究，以及结论与展望。本论文开展了以下研究工作：
1. 采用固相法制备了La2NiMnO6+d 块材，并通过X射线衍射技术（XRD）对其结构进行了表征。实验结果显示，在1150℃、1200℃、1350℃三种温度下热处理，均可获得La2NiMnO6+d相为主相的块材，然而，无论在上述哪种温度下热处理，制备的La2NiMnO6+d粉末中都存在少量的La2NiO4相。
2. 采用CSD法制备了La2NiMnO6+d块材，并通过XRD、扫描电子显微镜（SEM）对其结构及表面形貌进行了表征。结果显示，采用La(NO3)3、Ni(NO3)2、Mn(CH3COO)2 作为前驱体，选择稍贫La的名义配比，在较低温度范围（800℃～1000℃）、短时间（3h）热处理，可以得到单斜相的La2NiMnO6+d 块材，所获块材的晶粒分布均匀致密，晶粒平均尺寸约为200nm。
3. 采用CSD法制备了Nd2NiMnO6 块材，并通过XRD、SEM对其结构及表面形貌进行了表征。结果显示，采用Nd(NO3)3、Ni(NO3)2、Mn(CH3COO)2 作为前驱体，选择在1000℃～1300℃，热处理3 h，均可得到单斜相的Nd2NiMnO6 块材，该块材的晶粒分布均匀致密，晶粒平均尺寸约为200nm。
4. 通过试验不同前驱体和不同溶剂等，获得了MOD法制备La2NiMnO6、Nd2NiMnO6、La0.7Sr0.3MnO3 缓冲层薄膜前驱液的制备技术。
5. 采用MOD法，在YSZ单晶基片制备了La2NiMnO6、Nd2NiMnO6、La0.7Sr0.3MnO3 单缓冲层，利用XRD以及原子力显微镜（AFM）等方法对晶体取向及表面形貌等方面进行了研究，优化和改进了缓冲层的制备工艺。