在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，其在氧氛围下，对Hastelloy合金基带进行退火处理，退火处理条件为：升温速率为0.7

【技术实现步骤摘要】
在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法


[0001]本专利技术属于薄膜材料和高温超导材料领域。更具体地说，本专利技术涉及一种在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法。

技术介绍

[0002]Hastelloy合金(哈氏合金)是美国Haynes International公司所生产的一系列耐腐蚀合金的统称，组成该合金的化学成分主要有Ni、Cr、Mo、W、Co、Fe、P、S等。作为一种Ni基合金，Hastelloy合金拥有优异的物理和化学特性，被广泛应用于航空、化工等领域。
[0003]随着材料科学的不断发展，各种类型的高温超导材料被发现，其中最具代表性的是Tl系高温超导材料。高温超导材料可工作于液氮温区，相较于低温超导材料极大减少了应用成本。高温超导材料所表现出的超导特性，在电子、电力
能够得到广泛的应用，且发展潜力巨大。若需要使用高温超导材料制做电子器件，其中关键的一步是制备高温超导薄膜，而该薄膜的生长需要依附于一定的衬底材料。Hastelloy合金优异的物理和化学特性使其能够作为一种较好的衬底材料。Hastelloy合金不仅能够作为超导薄膜的载体，还可以作为超导带材的载体。但是由于Hastelloy合金在高温条件下会与超导薄膜晶体之间发生原子互扩散，且二者存在严重的晶格失配，故无法直接在其表面制备超导薄膜或带材。若需要在Hastelloy合金基带的表面制备超导薄膜或带材，需要在Hastelloy合金基带的表面生长隔离层薄膜来解决这个问题。目前，通常选用CeO2作为隔离层材料，然而直接在Hastelloy合金基带上生长CeO2薄膜，得到的多为(111)取向，难以制备出(00l)取向(表示c轴取向的一系列晶面，如002，004，006等)的CeO2薄膜。若需要获得高质量的超导薄膜，CeO2薄膜必须具有良好的(00l)取向性，如此才能准确诱导超导薄膜面外织构。针对此问题，人们提出了轧制辅助双轴织构基带(RABiTS)方法，该方法能获得具有强立方织构和小角度晶界的柔性基带，可使CeO2薄膜择优取向生长。然而此项技术对于实验设备要求较高，所需要的处理成本也较高，对于条件不足的实验室实现起来并不容易。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]本专利技术的一个目的是提供一种在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，其通过对Hastelloy合金基带进行预处理，使其表面生成以NiO为主的金属氧化物薄膜，对制备具有c轴取向性的CeO2薄膜产生积极的促进作用。
[0006]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，即在氧氛围下，对Hastelloy合金基带进行退火处理；然后在经退火处理的Hastelloy合金基带表面制备CeO2薄膜。
[0007]Hastelloy合金基带经过退火预处理，能够在其表面形成一层c轴取向NiO薄膜，该薄膜改善了衬底与隔离层的晶格匹配问题，能较好的诱导CeO2隔离层的c轴取向生长。
[0008]优选的是，将裁剪和清洗后的Hastelloy合金基带置于加热装置中，在加热装置内
灌入O2，在氧氛围下进行退火处理。
[0009]优选的是，在加热装置内灌入1atm高纯O2。
[0010]优选的是，退火处理条件为：升温速率为0.7
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55℃/s，升温至850
‑
900℃，恒温5
‑
30min，然后自然冷却至室温。
[0011]优选的是，利用射频磁控溅射方法，在经退火处理的Hastelloy合金基带表面制备CeO2薄膜。
[0012]优选的是，CeO2溅射靶装入磁控溅射仪中，以高纯Ar或者Ar、O2混合体作为溅射气氛；溅射过程中，控制溅射气压在0.5
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2Pa、溅射温度在650
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700℃、溅射功率在80
‑
120W，通过调节溅射时间来控制CeO2薄膜的厚度。
[0013]优选的是，CeO2溅射靶的制备方法为CeO2粉末用压片机压制后放入管式烧结炉中，通以流动O2，在1050℃的温度下恒温30h，恒温结束后，待其自然冷却即得。
[0014]优选的是，制备的CeO2薄膜厚度为50
‑
500nm。
[0015]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0016]第一、本专利技术方法通过对Hastelloy合金基带进行预处理，改善其表面环境，从而创造出适宜CeO2薄膜择优取向的条件，解决了以往方法所生长的CeO2薄膜多为(111)取向的问题，同时相较于其他预处理方法，显著降低了成本和难度。
[0017]第二、本专利技术方法工艺较为简单，可操作性强，在Hastelloy合金基带表面能够较易生长出c轴取向的CeO2薄膜，并且制备的CeO2薄膜效果稳定，非常适合大规模的开展应用。
[0018]第三、本专利技术方法对于设备要求不高，无需要在Hastelloy合金基带上生长多层隔离层，有效地降低了制备成本，为后续在其表面生长高温超导薄膜铺垫了良好的基础。
[0019]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描得到的图像；
[0021]图2为本专利技术实施例2所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0022]图3为本专利技术实施例3所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0023]图4为本专利技术对比例1所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0024]图5为本专利技术对比例2所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0025]图6为本专利技术对比例3所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0026]图7为本专利技术对比例4所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0027]图8为本专利技术对比例5所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0028]图9为本专利技术对比例6所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
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2θ扫描，得到的图像；
[0029]图10为在未经退火处理的Hastelloy合金基带上所制备的CeO2薄膜，对其进行XRD的θ
‑
2θ扫描，得到的图像；
[0030]图11为未经退火处理的Hastelloy合金基带表面的Ni2p能谱图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，其特征在于，在氧氛围下，对Hastelloy合金基带进行退火处理；然后在经退火处理的Hastelloy合金基带表面制备CeO2薄膜。2.根据权利要求1所述的在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，其特征在于，将裁剪和清洗后的Hastelloy合金基带置于加热装置中，在加热装置内灌入O2，在氧氛围下进行退火处理。3.根据权利要求2所述的在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，其特征在于，在加热装置内灌入1atm高纯O2。4.根据权利要求1所述的在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，其特征在于，退火处理的条件为：升温速率为0.7
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55℃/s，升温至850
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900℃，恒温5
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30min，然后自然冷却至室温。5.根据权利要求1所述的在Hastelloy合金基带上制备CeO2薄膜的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢清连，韩徐，金艳营，赵新霞，吴振宇，苏玲玲，魏晋忠，
申请(专利权)人：南宁师范大学，
类型：发明
国别省市：