长超导带材过渡层均匀性研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目长超导带材过渡层均匀性研究学科专业电子信息材料与元器件学号201521034016作者姓名唐浩指导教师陶伯万教授分类号密级注1UDC学位论文长超导带材过渡层均匀性研究（题名和副题名）唐浩（作者姓名）指导教师陶伯万教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业电子信息材料与元器件提交论文日期2018.03.30论文答辩日期2018.05

2、.22学位授予单位和日期电子科技大学2018年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。Thestudyoftheuniformityoflong-lengthcoatedconductor'sbufferAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaElectronicinformationmaterialsandDiscipline:componentsAuthor:HaoTangSuper

3、visor:Prof.BowanTaoSchool:SchoolofElectronicScienceandEngineering（PilotSchoolofMicroelectronics）独创性声明摘要摘要因具有着很高的临界电流密度和高不可逆场等优点，第二代高温超导带材YBa2Cu3O7-x（YBCO）在实际生活中有广泛的应用，如输电线缆、电动机、限流器、核磁共振成像、磁悬浮设施等。但目前其商业化应用受到诸多条件的制约，如带材的制备成本高昂、带材的制备长度不足、薄膜的均匀性不够等。因此本文致力于在金属基底上制备出低

4、成本、均匀性好并有足够长度的YBCO过渡层。主要研究如下：1、利用溶液沉积平坦化（SDP）方法在哈氏合金（HastelloyC276）基底表面制备出适合IBAD-MgO生长的Y2O3非晶薄膜衬底。研究了提拉速度和烧结温度对非晶薄膜的表面形貌和结晶性的影响。并对原有的溶液沉积平坦化系统进行改进，通过加入水冷系统和滴液系统，大大提高了薄膜持续制备的时间，从而提高带材的制备的长度。成功地制备出了长度达到440m，抽样测试在5μm5μm范围内表面均方根粗糙度（RMS）在0.46~0.66nm之间的非晶薄膜。为后续过渡层的制备

5、提供了足够长度且表面平整的衬底材料。还尝试性的在更低成本的宽度为5cm的X12CrNi177不锈钢基带生长Y2O3非晶薄膜，将其RMS由29nm,降低至0.33nm。2、利用离子束辅助沉积（IBAD）技术在上述非晶薄膜表面制备IBAD-MgO层，为后面制备YBCO薄膜提供双轴织构。研究了屏极电压、走带速度、沉积速率和离子束流对薄膜结构的影响，并对离子束流和沉积速率的匹配问题进行了讨论。设计了全新的多通道翻面的卷绕系统，实现了在单离子源单蒸发源的条件下，通过一次走带制备出双面的IBAD-MgO,并使双面一致性大大提高。并

6、通过自外延（Epi）处理，外延一层Epi-MgO薄膜。研究了外延沉积速率和沉积厚度对薄膜织构和表面平整度的影响。成功制备出长度达到30m，织构均匀性良好的Epi-MgO/IBAD-MgO过渡层。抽样测试两面的面外半高宽在（）3.1~3.4°之间，面内半高宽（）在5.0°~5.8°之间，两面无明显差别，双面均匀性好。关键词：超导带材，过渡层，非晶Y2O3，IBAD-MgO，均匀性I电子科技大学硕士论文ABSTRACTDuetoitshighcriticalcurrentdensityandhighirrever

7、siblefield,thesecondgenerationofhightemperaturesuperconductingtapesYBa2Cu3O7-x(YBCO)haswiderangeofapplicationsinmanyfield,suchastransmissioncables,motors,currentlimiters,magneticresonanceimagingandmagneticlevitationfacilities.However,itscommercialapplicationisst

8、illlimitedbymanyconditions,suchashighcostoffabrication,insufficientlengthofthetapesandinsufficientuniformityofthethefilm.Therefore,thispaperaimstofabricateMgObufferla