超导线材及其形成方法技术

本发明专利技术提供超导线材及其形成方法。所述超导线材包括基材、在基材上的超导膜和在超导膜中的钉扎中心。所述超导膜包括Y1‑

【技术实现步骤摘要】
超导线材及其形成方法


[0001]本公开内容在此涉及超导线材。

技术介绍

[0002]超导体在临界温度以下失去其所有电阻，并且大量电流可无损失地通过超导体。近来，已经对第二代高温超导线材(经包覆(涂覆)的导体)进行了研究，所述第二代高温超导线材包含包括双轴定向(对齐)织构化结构的薄的缓冲层上的或金属基材上的超导膜。与金属导体相比，所述第二代高温超导体每单位面积的横截面可传输远远更多的电流。第二代高温超导线材可用于具有低功率损耗的超导输配电电缆、磁共振成像(MRI)、磁悬浮列车、超导推进船等中。

技术实现思路

[0003]本公开内容提供了形成超导线材的方法。所述形成超导线材的方法可包括：在基材上形成缓冲层；和在所述缓冲层上提供超导前体，以在所述基材上形成包括Y1‑
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RE
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BCO的超导膜，其中使用包括Y+RE(其中RE可为一种或多种稀土元素)、Ba和Cu的源提供所述超导前体，并且所述源与化学计量的YBCO相比富含Y+RE和Cu(为富Y+RE和Cu的)。
[0004]在一种实施方式中，它可为0.5<x<0.95。
[0005]在一种实施方式中，RE可为Yb、Sm或Yb和Sm的组合。
[0006]在一种实施方式中，所述源可包括Ba2YNbO6添加物。
[0007]在一种实施方式中，RE可包括具有比Y的离子半径小的离子半径的第一元素和具有比Y的离子半径大的离子半径的第二元素。
[0008]在一种实施方式中，所述第一元素可包括Yb以及所述第二元素可包括Sm。
[0009]在一种实施方式中，可在800～850℃的范围内提供所述超导前体。
[0010]在一种实施方式中，所述超导膜可进一步包括Y2O3和液相。
[0011]形成超导线材的方法可包括：在基材上形成缓冲层；和在所述缓冲层上提供超导前体，以在所述基材上形成包括Y1‑
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RE
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BCO的超导膜，其中使用包括Y+RE、Ba和Cu的源提供所述超导前体，并且其中RE包括具有比Y的离子半径小的离子半径的第一元素和具有比Y的离子半径大的离子半径的第二元素。
[0012]在一种实施方式中，所述第一元素可包括Yb并且所述第二元素可包括Sm。
[0013]在一种实施方式中，所述源可进一步包括Ba2YNbO6添加物。
[0014]本公开内容提供超导线材。所述超导线材可包括：基材；所述基材上的超导膜；和在所述超导膜中的钉扎中心(锁住中心)，其中所述超导膜包括Y1‑
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RE
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BCO、Y2O3和液相，并且所述钉扎中心具有Ba2YNbO6添加物。
[0015]在一种实施方式中，RE可包括具有比Y的离子半径小的离子半径的第一元素和具有比Y的离子半径大的离子半径的第二元素。
[0016]在一种实施方式中，所述第一元素可包括Yb，并且所述第二元素可包括Sm。
[0017]在一种实施方式中，Ba2YNbO6添加物可具有柱形状。
[0018]在一种实施方式中，所述柱可具有c轴取向。
[0019]在一种实施方式中，所述柱可具有3～10nm的直径和10～30nm的间距。
[0020]所述超导线材可包括：基材；在所述基材上的超导膜；和在所述超导膜中的钉扎中心，其中所述超导膜包括Y1‑
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RE
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BCO并且所述钉扎中心具有Ba2YNbO6添加物，其中RE包括具有比Y的离子半径小的离子半径的第一元素和具有比Y的离子半径大的离子半径的第二元素。
[0021]在一种实施方式中，所述第一元素可包括Yb，并且所述第二元素可包括Sm。
附图说明
[0022]本专利技术包括附图以提供对专利技术构思的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本专利技术构思的示例性实施方式，并且与说明书一起用于解释本专利技术构思的原理。在附图中：
[0023]图1示出了根据本专利技术的超导线材的横截面图。
[0024]图2示出了用于本专利技术的样品的成分(组合物)。
[0025]图3示出了Y
‑
Ba
‑
Cu的三元相图。
[0026]图4示出了用于本专利技术的样品的成分的粉末的差示扫描量热法(DSC)扫描。
[0027]图5示出了通过DSC在N2下对于图4中使用的成分测量的共晶温度和转熔温度。
[0028]图6示出了图2的膜Y123+液体的XRDθ
‑
2θ和ω曲线中的(005)峰的半宽度(FWHM)、生长温度、T
C
、和c参数。
[0029]图7示出了讨论的所有成分以及有关其结构特征(在不同的H和T下的膜的J
c
和T
c
)的信息。
[0030]图8A和8B示出了通过LAP工艺生长的膜的XRDθ
‑
2θ扫描。
[0031]图9A和9B示出了图2的Y123+液体膜的SEM表面图像。
[0032]图10示出了显示圆形颗粒的Y123+液体膜的EDX映射。
[0033]图11至14示出了分别在70K、50K、30K和10K下对于最高达11T的场(场强)的Jc对场(B||c)图。
[0034]图15A示出了Y123+液体+BYNO膜的横截面TEM图像。
[0035]图15B是图15A的放大图。
具体实施方式
[0036]下面将参照附图更详细地描述本专利技术构思的示例性实施方式。然而，本专利技术构思可以不同的形式体现，并且不应被解释为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开内容将是透彻且完整的，并将向本领域技术人员充分传达本专利技术构思的范围。而且，由于描述了示例性实施方式，所以根据说明书的顺序公开的附图标记不限于该顺序。
[0037]本专利技术涉及在高场中可实现高临界电流的应用。它还旨在低成本导体。这需要以磁涡旋的强钉扎在快的生长速率下产生膜。
[0038]为了实现快的生长速率，在生长过程中液体的存在是非常有益的。为了在感兴趣
的场范围内实现强钉扎，需要混合的钉扎形态，即延伸的1D(柱状)人造钉扎中心(APC)和类0D点缺陷。
[0039]为了实现上述在快的生长速率下的高性能的目标，已经开发了PLD中的称为液体辅助处理(LAP)的新工艺。LAP是一种简单的原位方法，其中在生长过程中，通过使用非化学计量的靶材将少量(例如，约6体积％)的液体组分掺入膜中。预期该方法可适应于多种物理或化学气相沉积工艺。
[0040]本专利技术建立了柱状APC和各向同性的低维点钉扎缺陷二者的混合钉扎形态(landscape)。为了在膜中产生柱状APC，需要关于在液体存在下将形成何种APC为选择性的。
[0041]将通过使用混合稀土REBCO膜(即，使用至少两种不同原子尺寸的RE产生RE11‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.形成超导线材的方法，包括：在基材上形成缓冲层；和在所述缓冲层上提供超导前体，以在所述基材上形成包括Y1‑
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RE
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BCO的超导膜，其中使用包括Y+RE、Ba和Cu的源提供所述超导前体，并且所述源与化学计量的YBCO相比富含Y+RE和Cu。2.权利要求1所述的方法，其中0.5<x<0.95。3.权利要求1所述的方法，其中RE为Yb、Sm或者Yb和Sm的组合。4.权利要求1所述的方法，其中所述源还包括Ba2YNbO6添加物。5.权利要求1的超导线材，其中RE包括具有比Y的离子半径小的离子半径的第一元素和具有比Y的离子半径大的离子半径的第二元素。6.权利要求5所述的方法，其中所述第一元素包括Yb以及所述第二元素包括Sm。7.权利要求1所述的方法，其中在800～850℃的范围内提供所述超导前体。8.权利要求1所述的方法，其中所述超导膜还包含Y2O3和液相。9.形成超导线材的方法，包括：在基材上形成缓冲层；和在所述缓冲层上提供超导前体，以在所述基材上形成包括Y1‑
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BCO的超导膜，其中使用包括Y+RE、Ba和Cu的源提供所述超导前体，并且其中RE包括具有比Y的离子半径小的离子半径的第一元素和具有比Y的离子半径大的离子半径的第二元素。10.权利要求9所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：文胜铉，J德里斯科尔，A库鲁苏莫维奇，J费甘，
申请(专利权)人：剑桥企业有限公司，
类型：发明
国别省市：