权利要求
1.一种REBCO超导厚膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用超导层沉积方法在基带上沉积REBCO层，然后沉积辅助抛光层，接着加入清洗液进行旋转抛光，得到表面平整的REBCO层，之后在表面平整的REBCO层上重复沉积REBCO层、沉积辅助抛光层和旋转抛光的步骤，得到所述REBCO超导厚膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每次沉积REBCO层的厚度为500~1000nm;
和/或，所述REBCO超导厚膜的厚度≥4μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辅助抛光层的厚度为2~10nm;
和/或，所述辅助抛光层呈非晶或纳米晶形态;
和/或，所述辅助抛光层的沉积温度为室温。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辅助抛光层的材料包括CeO2或Al2O3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述旋转抛光具体包括：将辅助抛光层朝向抛光布，并施加0.1~5N的力进行旋转抛光至表面均方根粗糙度<10nm，旋转抛光过程中使用清洗液;
和/或，所述旋转抛光的转速为50~200rpm，时间为1~5min;
和/或，所述清洗液包括乙醇、乙二醇或丙二醇;
和/或，所述抛光布选自丝绸抛光布、羊绒抛光布、真丝绒抛光布或植绒抛光布。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超导层沉积方法包括脉冲激光沉积方法、金属有机化学气相沉积方法、反应电子束共蒸发-沉积反应方法或金属有机盐分解方法。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述REBCO层包括掺杂或无掺杂的REBa2Cu3O7-δ层;
所述掺杂的成分包括BaMO3、Ba2(RE,Y)NO6、SiO2、BaCuO2或
稀土氧化物RE2O3非超导相;
其中，M选自Zr、Hf、Sn和Ce中的一种或几种;
RE选自稀土元素中的一种或几种;
N选自Nb和/或Ta;
和/或，所述稀土元素为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基带为涂敷有单层或多层氧化物缓冲层的金属基带;
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物缓冲层的结构包括CeO2/YSZ/Y2O3、MgO、LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3、CeO2/LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3或CeO2/MgO/Y2O3/Al2O3中的一种。
10.一种权利要求1~9任一项所述的制备方法制备的REBCO超导厚膜。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及超导材料技术领域，特别是涉及一种REBCO超导厚膜的制备方法。
背景技术
[0002]二代高温超导(REBa2Cu3O7-δ，REBCO，RE为稀土元素)带材以其高临界转变温度、优异的力学性能以及大载流能力广泛应用于电力传输、高场磁体、微波器件以及磁悬浮等领域。REBCO超导带材的临界电流(Ic)理论上与超导层的厚度呈正相关，但实际上随着沉积的超导层厚度的增加，超导层内部的晶粒及晶界粗化、表面粗糙度及微孔率增加、a轴取向晶粒的生长、残余拉应力增加等微观结构劣化会导致临界电流密度(Jc)显著下降，这一问题被称为厚度效应。目前尚缺乏有效的方法在对REBCO超导层造成较小损伤的情况下去除表面结构劣化结构。考虑到投入产出比，目前工业生产的REBCO带材超导层厚度通常不超过3μm，这严重制约了REBCO膜的载流能力。
发明内容
[0003]本发明的目的是提供一种REBCO超导厚膜的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0005]本发明的技术方案之一：一种REBCO超导厚膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006]使用超导层沉积方法在基带上沉积REBCO层，然后沉积辅助抛光层，接着加入清洗液进行旋转抛光，得到表面平整的REBCO层，之后在表面平整的REBCO层上重复沉积REBCO层、沉积辅助抛光层和旋转抛光的步骤，得到所述REBCO超导厚膜。
[0007]在基带上沉积REBCO层后再沉积辅助抛光层，进行旋转抛光，可以获得表面平整度极高的REBCO层，然后继续沉积REBCO层，可以解决超导层内部的晶粒及晶界粗化、表面粗糙度及微孔率增加、a轴取向晶粒的生长、残余拉应力增加等微观结构劣化的问题，进而实现REBCO带材临界电流(Ic)随超导层厚度增加而增加的技术效果。
[0008]进一步地，每次沉积REBCO层的厚度为500~1000nm;
[0009]所述REBCO超导厚膜的厚度≥4μm。
[0010]进一步地，所述辅助抛光层的厚度为2~10nm;
[0011]所述辅助抛光层呈非晶或纳米晶形态;
[0012]所述辅助抛光层的沉积温度为室温(20~30℃)。
[0013]辅助抛光层的厚度大于10nm会导致超导层磨损过大且平整效果差，小于2nm无法达到抛光效果。
[0014]进一步地，所述辅助抛光层的材料包括CeO2或Al2O3。
[0015]CeO2和Al2O3的硬度合适，适于抛光得到表面平整的REBCO层，且CeO2和Al2O3不与超导层反应。
[0016]进一步地，所述旋转抛光具体包括：将辅助抛光层朝向抛光布，并施加0.1~5N的力进行旋转抛光至表面均方根粗糙度(Rq)<10nm，抛光过程中添加清洗液进行清洗，清洗液包括乙醇、乙二醇或丙二醇。
[0017]旋转抛光采用的力大于5N会导致磨损过大且平整效果差，小于0.1N无法达到抛光效果。
[0018]所述旋转抛光的转速为50~200rpm，时间为1~5min;
[0019]所述抛光布选自丝绸抛光布、羊绒抛光布、真丝绒抛光布或植绒抛光布。
[0020]旋转抛光的转速大于200rpm会导致磨损过大、平整效果差，且会产生大量热影响超导层，小于50rpm无法达到抛光效果;旋转抛光的时间大于5min会导致磨损过大且平整效果差，小于1min无法达到抛光效果。
[0021]目前制备REBCO厚膜基本是采用多次沉积的方法，而厚膜Jc随厚度下降的主要原因是随厚度增加表面结构劣化，会使得后续沉积的REBCO难以外延生长形成具有双轴织构REBCO相。由于晶界弱连接的效应，这些形成的RECBO相不具备传输电流功能，因此去除表面劣化层能够有助于生长超导厚膜。
[0022]进一步地，所述超导层沉积方法包括脉冲激光沉积方法(PLD)、金属有机化学气相沉积方法(MOCVD)、反应电子束共蒸发-沉积反应方法(RCE-DR)或金属有机盐分解方法(MOD)等方法。
[0023]进一步地，所述REBCO层包括掺杂或无掺杂的REBa2Cu3O7-δ层;
[0024]所述掺杂的成分包括BaMO3、Ba2(RE,Y)NO6、SiO2、BaCuO2或
稀土氧化物RE2O3等非超导相;
[0025]其中，M选自Zr、Hf、Sn和Ce中的一种或几种;
[0026]RE选自稀土元素中的一种或几种;
[0027]N选自Nb和/或Ta;
[0028]所述稀土元素为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。
[0029]本发明提供的以上REBCO层均能采用本发明的方法实现REBCO超导厚膜的制备，并实现Ic随厚度线性增长，提高带材载流能力的效果。
[0030]进一步地，所述基带为涂敷有单层或多层氧化物缓冲层的金属基带;
[0031]所述金属基带包括镍基或铜基柔性金属基带。
[0032]进一步地，所述氧化物缓冲层的结构包括CeO2/YSZ/Y2O3三层氧化物缓冲层、MgO单层氧化物缓冲层、LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3四层氧化物缓冲层、CeO2/LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3五层氧化物缓冲层或CeO2/MgO/Y2O3/Al2O3四层氧化物缓冲层中的一种。
[0033]涂覆单层或多层氧化物缓冲层的金属基带用于制备REBCO超导厚膜时，可以防止氧扩散到基带上，可以形成类单晶无弱连接REBCO的双轴织构，可以使得基带的晶格与REBCO相匹配。
[0034]本发明的技术方案之二：一种上述制备方法制备的REBCO超导厚膜。
[0035]本发明公开了以下技术效果：
[0036]采用本发明的分步沉积超导层再沉积辅助抛光层并进行旋转抛光的多次沉积方法可以使REBCO超导层的厚度≥4μm，且Ic线性增加(即Jc不会随厚度增加而出现明显下降)。
[0037]本发明的方法是一种超导层表面处理生长超导膜厚方法，可以实现Ic随厚度线性增长，提高带材载流能力。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本发明实施例1制备的非晶CeO2表面抛光层的原子力显微镜照片;
[0040]图2为本发明实施例1制备的不同厚度的EuBCO膜的Ic变化。
具体实施方式
[0041]现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0042]应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0043]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0044]在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
[0045]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0046]需要指出的是，本发明未详细述及之处均为本领域的常规操作手段，且并非本发明重点。
[0047]本发明中在基带上沉积REBCO膜使用本领域技术人员的常规方法，作为示例性的：
[0048]脉冲激光沉积方法(Pulsed Laser Deposition，PLD)。该技术所用设备一般由准分子激光器、光路系统、真空系统组成。其中光路系统由聚焦镜头和激光窗口等构成，真空系统包括真空腔体、
真空泵、靶材体系、加热器等构成。PLD系统的工作原理是：由准分子激光器提供高功率脉冲激光束，通过光路系统聚焦进入真空腔体并作用于靶材表面。靶材表面受到高温熔蚀产生高温高压的等离子体，等离子体通过膨胀进而形成羽辉。等离子体羽辉定向发射到达基片表面，最终沉积形成薄膜。PLD方法的优点在于：可重复性好，沉积速率高，可大面积形成高质量薄膜，较低的基片温度要求等。值得指出的是，PLD方法制备薄膜时，对已形成的薄膜和基底几乎没有损害，并且沉积所得薄膜成分与靶材基本一致，具有精确的化学计量比。以上两点在制备分子质量较大的REBCO材料的超导层薄膜时其优异性尤为突出，是一种被广泛使用的制备手段。通过对激光能量、激光频率、光路中聚焦透镜的焦距、靶材与基底之间的距离(靶距)、基底温度等参数进行设置，可以制备多种REBCO材料。
[0049]金属有机化学气相沉积方法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)是在化学气相沉积技术基础上发展起来的一种薄膜沉积技术，广泛用于各种薄膜沉积。MOCVD沉积REBCO膜的典型过程，将RE、Ba、Cu的有机盐(如四甲基庚二醇盐等)混合溶解入有机溶剂(如二甘醇二甲醚，二甲苯等)中作为源材料，经过蒸发皿将溶剂和有机盐分离，用氧气作为载体将气相的有机盐泵入反应腔体内均匀沉积在基底表面，经原位加热反应得到REBCO膜。MOCVD可以一步沉积得到REBCO膜，具有生长速度快、薄膜成分均匀、易于调控元素比例、且沉积区域不受尺寸限制等优势。
[0050]反应电子束共蒸发-沉积反应方法(reactive co-evaporation by depositionand reaction ，RCE-DR)是一种基于电子束共蒸发的物理气相沉积技术，在真空下利用高能电子束直接加热蒸发靶材并向基带输送，直接实现薄膜沉积。使用电子束对金属Gd、Ba和Cu靶材进行蒸发，三种金属蒸气以特定的比例进入反应腔内，再通过温度与氧分压的控制，在基带上反应形成前驱膜，再通过低氧分压和高氧分压区进行热处理，得到REBCO膜。该工艺是一种典型的异位方法，可以以较快的速度生产REBCO超导带(120米/小时)，且可精确调控各元素比例。
[0051]金属有机盐分解方法(Metal-organic decomposition，MOD)，是一种制备薄膜材料的方法，主要通过将金属有机化合物溶液涂覆在基底上，然后通过热处理使其分解形成氧化物薄膜。其制备REBCO膜的典型过程是将对水解不敏感的羧酸盐(如异辛酸盐等)、硝酸盐或β-二酮盐(如乙酰丙酮盐等)按照一定的化学计量比溶解在非极性溶剂(甲醇、甲苯等)中配制前驱溶液;将前驱溶液涂覆在超导基带上，再经过热解和烧结形成复合氧化物膜。由于热解过程中会释放CO2和H2O，体积会发生很大变化，因此热解过程需要严格控制，以免造成在热解过程中氧化膜内产生双轴拉伸力，从而导致薄膜开裂。目前用于REBCO膜沉积的MOD方法按其使用的金属盐可以分为三氟乙酸金属有机盐沉积(TFA-MOD)和无氟金属有机盐沉积(FF-MOD)两类。
[0052]示例性的，本发明中所制备的REBCO超导厚膜中的膜层，可以是掺杂或无掺杂的ScBa2Cu3O7-δ层、YBa2Cu3O7-δ层、LaBa2Cu3O7-δ层、CeBa2Cu3O7-δ层、PrBa2Cu3O7-δ层、NdBa2Cu3O7-δ层、PmBa2Cu3O7-δ层、SmBa2Cu3O7-δ层、EuBa2Cu3O7-δ层、GdBa2Cu3O7-δ层、TbBa2Cu3O7-δ层、DyBa2Cu3O7-δ层、HoBa2Cu3O7-δ层、ErBa2Cu3O7-δ层、TmBa2Cu3O7-δ层、YbBa2Cu3O7-δ层或LuBa2Cu3O7-δ层。
[0053]示例性的，本发明中所制备的REBCO超导厚膜中的膜层，可以是掺杂BaMO3的ScBa2Cu3O7-δ层、YBa2Cu3O7-δ层、LaBa2Cu3O7-δ层、CeBa2Cu3O7-δ层、PrBa2Cu3O7-δ层、NdBa2Cu3O7-δ层、PmBa2Cu3O7-δ层、SmBa2Cu3O7-δ层、EuBa2Cu3O7-δ层、GdBa2Cu3O7-δ层、TbBa2Cu3O7-δ层、DyBa2Cu3O7-δ层、HoBa2Cu3O7-δ层、ErBa2Cu3O7-δ层、TmBa2Cu3O7-δ层、YbBa2Cu3O7-δ层或LuBa2Cu3O7-δ层。
[0054]示例性的，BaMO3的掺杂量为0~30摩尔百分比，且不为0;其中，M选自Zr、Hf、Sn和Ce中的一种或几种。
[0055]示例性的，本发明中所制备的REBCO超导厚膜中的膜层，可以是掺杂Ba2(RE,Y)NO6的ScBa2Cu3O7-δ层、YBa2Cu3O7-δ层、LaBa2Cu3O7-δ层、CeBa2Cu3O7-δ层、PrBa2Cu3O7-δ层、NdBa2Cu3O7-δ层、PmBa2Cu3O7-δ层、SmBa2Cu3O7-δ层、EuBa2Cu3O7-δ层、GdBa2Cu3O7-δ层、TbBa2Cu3O7-δ层、DyBa2Cu3O7-δ层、HoBa2Cu3O7-δ层、ErBa2Cu3O7-δ层、TmBa2Cu3O7-δ层、YbBa2Cu3O7-δ层或LuBa2Cu3O7-δ层。
[0056]示例性的，Ba2(RE,Y)NO6的掺杂量为0~30摩尔百分比，且不为0;其中，RE选自稀土元素中的一种或几种;N选自Nb和/或Ta。
[0057]示例性的，本发明中所用的金属基带为涂敷有单层MgO缓冲层的镍基柔性金属基带、涂敷有单层MgO缓冲层的铜基柔性金属基带、涂敷有多层氧化物缓冲层的镍基柔性金属基带或者涂敷有多层氧化物缓冲层的铜基柔性金属基带。
[0058]示例性的，多层氧化物缓冲层可以是CeO2/YSZ/Y2O3三层氧化物缓冲层(各层厚度可参考现有技术)、MgO单层氧化物缓冲层、LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3四层氧化物缓冲层(各层厚度可参考现有技术)、CeO2/LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3五层氧化物缓冲层(各层厚度可参考现有技术)和CeO2/MgO/Y2O3/Al2O3四层氧化物缓冲层中的一种(各层厚度可参考现有技术)。
[0059]可选的，铜基柔性金属基带和镍基柔性金属基带的厚度为30μm到100μm;单层MgO缓冲层的厚度为300nm左右;多层氧化物缓冲层的总厚度为300nm左右。
[0060]示例性的，REBCO超导厚膜的制备方法为以下方法中的任意一种：
[0061]方法1，使用脉冲激光沉积方法(PLD)在基带结构为CeO2/LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3/C276哈氏合金金属基带上沉积1μm厚的EuBa2Cu3O7-δ层，然后在其表面沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向丝绸抛光布(W0.25-0.5)，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，得到表面平整的EuBa2Cu3O7-δ层，其表面均方根粗糙度(Rq)<10nm。在抛光过后的EuBa2Cu3O7-δ层上再次沉积1μm厚的EuBa2Cu3O7-δ层，再次沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度≥4μm的EuBa2Cu3O7-δ超导厚膜(即REBCO超导厚膜)。
[0062]方法2，使用金属有机化学气相沉积方法(MOCVD)在涂敷有单层MgO缓冲层的镍基柔性金属基带上沉积500nm厚的YBa2Cu3O7-δ层，然后在其表面沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向丝绸抛光布(W0.25-0.5)，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，得到表面平整的YBa2Cu3O7-δ层，其表面均方根粗糙度(Rq)<10nm。在抛光过后的YBa2Cu3O7-δ层上再次沉积500nm厚的YBa2Cu3O7-δ层，再次沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度≥4μm的YBa2Cu3O7-δ超导厚膜(即REBCO超导厚膜)。
[0063]方法3，使用脉冲激光沉积方法(PLD)在涂敷有单层MgO缓冲层的铜基柔性金属基带(市售产品)上沉积1μm厚的GdBa2Cu3O7-δ层，然后在其表面沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向丝绸抛光布(W0.25-0.5)，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，得到表面平整的GdBa2Cu3O7-δ层，其表面均方根粗糙度(Rq)<10nm。在抛光过后的GdBa2Cu3O7-δ层上再次沉积1μm厚的GdBa2Cu3O7-δ层，再次沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度≥4μm的GdBa2Cu3O7-δ超导厚膜(即REBCO超导厚膜)。
[0064]方法4，使用脉冲激光沉积方法(PLD)在涂敷有单层MgO缓冲层的镍基柔性金属基带(市售产品)上沉积1μm厚的YxGd1-xBa2Cu3O7-δ层，然后在其表面沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向丝绸抛光布(W0.25-0.5)，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，得到表面平整的YxGd1-xBa2Cu3O7-δ层，其表面均方根粗糙度(Rq)<10 nm。在抛光过后的YxGd1-xBa2Cu3O7-δ层上再次沉积1μm厚的YxGd1-xBa2Cu3O7-δ层，再次沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度≥4μm的YxGd1-xBa2Cu3O7-δ超导厚膜(即REBCO超导厚膜)。
[0065]方法5，使用脉冲激光沉积方法(PLD)在涂敷有单层MgO缓冲层的镍基柔性金属基带(市售产品)上沉积500nm厚的DyBa2Cu3O7-δ层，然后在其表面沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向丝绸抛光布(W0.25-0.5)，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，得到表面平整的DyBa2Cu3O7-δ层，其表面均方根粗糙度(Rq)<10nm。在抛光过后的DyBa2Cu3O7-δ层上再次沉积500nm厚的DyBa2Cu3O7-δ层，再次沉积一层2nm厚的CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度≥4μm的DyBa2Cu3O7-δ超导厚膜(即REBCO超导厚膜)。
[0066]含有其他稀土元素或者使用其他金属基带的REBCO超导厚膜也可以采用相同的方法制备，均可以实现Ic随厚度线性增加的技术效果。
[0067]本发明实施例中所指室温均为20~30℃。
[0068]实施例1
[0069]一种REBCO超导厚膜的制备方法：
[0070](1)使用脉冲激光沉积方法(PLD)在CeO2/LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3/C276哈氏合金金属基带上沉积1μm厚的BaZrO3掺杂(BaZrO3掺杂量为3mol%)EuBa2Cu3O7-δ层(即EuBCO)，室温下在其表面沉积一层2nm厚的非晶CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向植绒抛光布，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，得到表面平整的EuBCO层，其表面均方根粗糙度(Rq)为5.0±0.02nm，抛光后超导层厚度约为0.95μm。
[0071]非晶CeO2辅助抛光层的原子力显微镜照片见图1。
[0072](2)在抛光过后的EuBCO层上再次沉积1μm厚的EuBCO层，再次在其表面沉积一层2nm厚的非晶CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度分别约为0.95、1.91、2.88、3.85、4.8μm的EuBCO超导厚膜(即REBCO超导厚膜)，Ic可达820A。
[0073]不同沉积次数获得的不同厚度的EuBCO膜在77K自场下的Ic变化见图2。
[0074]从图2中可以看出，Ic随厚度线性增加。
[0075]实施例2
[0076]一种REBCO超导厚膜的制备方法：
[0077](1)使用金属有机盐分解方法(MOD)在LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3/C276金属基带上沉积500nm厚的GdBa2Cu3O7-δ层(即GdBCO)，室温下在其表面沉积一层10nm厚的纳米晶Al2O3辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向丝绸抛光布，并施加1N的力，在200rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙二醇清洗液，经过2min的抛光后更换抛光布为羊绒抛光布，施加1N的力，在200rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙二醇清洗液，经过2min的抛光，得到表面平整的GdBCO层，其表面均方根粗糙度(Rq)为7.0±0.05nm，抛光后超导层厚度约为420nm。
[0078](2)在抛光过后的GdBCO层上再次沉积500nm厚的GdBCO层，再次在其表面沉积一层10nm厚的纳米晶Al2O3辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度为5.8μm的GdBCO超导厚膜(即REBCO超导厚膜)，Ic可达1000A。
[0079]其中，沉积一次500nm厚的GdBa2Cu3O7-δ层(即GdBCO)Ic增长175A左右，5.8μm超导膜的Ic随厚度线性增加。
[0080]实施例3
[0081]一种REBCO超导厚膜的制备方法：
[0082](1)使用反应电子束共蒸发-沉积反应方法(RCE-DR)在LaMnO3/MgO/Y2O3/Al2O3/C276哈氏合金金属基带上沉积1μm厚的YBa2Cu3O7-δ层(即YBCO)，室温下在其表面沉积一层10nm厚的纳米晶CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向真丝绒抛光布，并施加5N的力，在200rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加丙二醇清洗液，经过1min的抛光后更换抛光布为丝绸抛光布，施加0.5N的力，在200rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙二醇清洗液，经过4min的抛光从而得到表面平整的YBCO层，其表面均方根粗糙度(Rq)为3.0±0.05nm。
[0083](2)在抛光过后的YBCO层上再次沉积1μm厚的YBCO层，再次在其表面沉积一层10nm厚的纳米晶CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度为4.6μm的YBCO超导厚膜(即REBCO超导厚膜)，Ic可达900A。
[0084]其中，沉积一次1μm厚的YBa2Cu3O7-δ层(即YBCO)Ic增长195A左右，4.6μm超导膜的Ic随厚度线性增加。
[0085]实施例4
[0086]一种REBCO超导厚膜的制备方法：
[0087](1)使用金属化学气相沉积方法(MOCVD)在MgO/Cu金属基带上沉积500μm厚的BaHfO3掺杂(BaHfO3掺杂量为3.5mol%)EuBa2Cu3O7-δ层(即EuBCO)，室温下在其表面沉积一层2nm厚的非晶CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向丝绸抛光布，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，得到表面平整的EuBCO层，其表面均方根粗糙度(Rq)为5.0±0.02nm。
[0088](2)在抛光过后的EuBCO层上再次沉积1μm厚的EuBCO层，再次在其表面沉积一层2nm厚的非晶CeO2辅助抛光层并进行抛光操作，如此反复得到厚度约为4.3μm的EuBCO超导厚膜(即REBCO超导厚膜)，Ic可达822A。
[0089]其中，沉积一次1μm厚的EuBCO层Ic增长190A左右，4.3μm超导膜的Ic随厚度线性增加。
[0090]对比例1
[0091]一种REBCO膜的制备方法：
[0092]使用脉冲激光沉积方法(PLD)在金属基带上沉积1μm厚的BaZrO3掺杂(BaZrO3掺杂量为3mol%)EuBa2Cu3O7-δ层(即EuBCO)，然后将超导层朝向丝绸抛光布，并施加0.1N的力，在50rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙醇清洗液，经过1min的抛光，不会得到表面平整的EuBCO层，且继续沉积EuBCO，EuBCO带材的Ic会随厚度增加产生明显衰减，Ic为610A。原因是表面不平整影响后续超导层外延生长。
[0093]对比例2
[0094]一种REBCO膜的制备方法：
[0095]使用反应电子束共蒸发-沉积反应方法(RCE-DR)在金属基带上沉积1μm厚的YBa2Cu3O7-δ层(即YBCO)，室温下在其表面沉积一层100nm厚的纳米晶CeO2辅助抛光层，接着将辅助抛光层朝向真丝绒抛光布，并施加5N的力，在200rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加丙二醇清洗液，经过1min的抛光后再更换抛光布为丝绸抛光布，施加0.5N的力，在200rpm的转速下进行旋转抛光，抛光过程中添加乙二醇清洗液，得到YBCO层，在抛光过后的YBCO层上再次沉积1μm的YBCO层，再次进行抛光操作，如此反复，在超导层厚度超过3μm后Ic随厚度不再线性增加。原因未消除表面劣化物质，影响后续YBCO超导层外延生长。
[0096]以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
说明书附图(2)
声明：
“REBCO超导厚膜的制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：甚磁科技（上海）有限公司
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