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第二代YBa2Cu3O7-δ(YBCO)高温超导带材具有高不可逆场、强载流能力、良好的机械性能和潜在的低成本,因而在强电领域具有广泛的应用前景。目前,国际上YBCO带材的研究主要集中于进一步提高性能及降低成本,而其关键在于YBCO超导层的制备。鉴于此,本文采用自主研制的MOCVD系统,主要以ionbeam assisted deposition(IBAD)-MgO缓冲层模板为基底,进行YBCO超导层的生长研究。具体内容如下:(1)优化了自主研制的MOCVD系统的雾化喷嘴和气体喷淋头。提出了一种全新的基带通电直接加热方式,其原理是将电流直接通入基带,利用基带产生的焦耳热来加热衬底基带。相比电阻丝加热器,新加热方式结构简单、维护方便、能效高,尤其适合双面YBCO带材的连续卷绕制备。并且,新加热方式可以使有机源利用率提高2-3倍,YBCO沉积速率提高2-4倍,最终使YBCO超导层的制备成本大幅降低。采用新方法合成金属有机物源。实验表明,自制金属有机物源不仅可以满足制备高质量YBCO薄膜的要求,而且还极大地降低了制备成本。目前,自制金属有机物源的实验室成本在10元/g左右,不到国外售价的十分之一。(2)分别研究了衬底温度、加热方式、前驱体中金属原子比例及真空室总压对YBCO薄膜的影响。研究表明,衬底温度过低,薄膜中易出现a轴生长,而衬底温度过高,YBCO变得不稳定,易形成杂相。与电阻丝辐射加热方式相比,基带通电加热方式中带材表面的温度受带材结构及YBCO薄膜厚度的影响更为明显。前驱体溶液中钇(Y)源比例主要影响薄膜表面形貌及超导性能,而几乎不影响薄膜织构,但腔体总压对薄膜织构也会有明显影响。当Y源比例x=1.17时,薄膜致密平整,77 K和自场条件下的临界电流密度(Jc 77K,0T)达到最大值2.57 MA/cm2(700 nm厚)。当气体总压从230 Pa变化到880 Pa时,薄膜生长速率逐渐增大,在880 Pa时达到~1μm/min。当总压为560 Pa时,薄膜生长速率约为750 nm/min,薄膜织构较好,Jc 77K,0T达到最大值1.6 MA/cm2(1.25μm厚)。在优化的条件下,采用基带通电加热方式制备出了30 m长、YBCO厚度为500nm的单面YBCO带材。带材的面内外织构沿长度方向均匀,半高宽分别为~3.3o和~1.5o,Jc 77K,0T为2.8-3.2 MA/cm2,对应临界电流Ic为140 A/cm-width。(3)分别研究了钆(Gd)替位钇(Y)和锆(Zr)掺杂对YBCO薄膜的影响。Gd取代Y可以抑制CuYO2杂相的形成,提高薄膜的磁通钉扎能力,同时也会导致薄膜中出现a轴生长。当Gd替换量为50%时,薄膜Jc 77K,0T最大,为2.8 MA/cm2,相应的磁通钉扎力最大。当Zr掺杂量为2.83 mol%时,Jc 77K,0T值最大,为2.8MA/cm2。在优化的工艺条件下,制备出了Gd和Zr复合掺杂的Zr0.06Gd0.6Y0.6Ba2Cu3O7-δ(ZrGdYBCO)薄膜,其面外面内半高宽分别为0.9o和1.9o,200 nm厚ZrGdYBCO薄膜的Jc 77K,0T为7 MA/cm2,结构和性能均达到YBCO带材的最好水平。(4)采用MOCVD法在双面CeO2/YSZ/Y2O3(YYC)和双面IBAD-MgO缓冲层模板上实现了双面YBCO带材的制备。基于双面YYC模板的双面YBCO带材,其两面的Jc 77K,0T分别为0.4 MA/cm2和1.0 MA/cm2,临界转变温度Tc分别为87.72 K和88.09 K。而基于双面IBAD-MgO模板的双面YBCO带材,其两面的Tc均为91.2 K,Jc 77K,0T均为3.2 MA/cm2(500 nm厚),相应的双面Ic之和为320A/cm-width。奠定了更高性能的双面带材的制备基础。