本发明专利技术公开了一种图案化钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法，包括：（1）低氟感光溶液的配制，有效成分的摩尔比为：稀土醋酸盐：醋酸钡：醋酸铜：三氟乙酸：丙烯酸：苯甲酰丙酮：甲醇＝1：2：3～4：3～6：6～12：3~4：60～240；（2）镀膜；（3）曝光与溶洗；（4）低温预处理；（5）终处理。本发明专利技术的图案化钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法，在该改进的不含胺根离子的低氟溶液基础上，进一步采用化学络合技术，赋予其光性，并结合紫外曝光，溶洗，热处理，获得具有特定图案化的YBCO超导薄膜图形。这一工艺技术路线具有成本低廉，工艺周期短，薄膜微图形性能优良的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温超导膜
，尤其涉及。
技术介绍
高温超导是可在液氮温区应用的超导材料。高温超导薄膜具有较高的临界转变温度，低的电流损耗，可应用于微电子器件等弱电领域，制成各种高、精、尖的电子器件，比如超导量子干涉仪(SQUID)，约瑟夫森结、超导耦合天线，以及超导滤波器等。用于弱电领域的电子器件主要分为两类:有源器件和无源器件。有源器件主要以约瑟夫森器件和超导量子干涉器件为代表；而无源器件以超导微波器为代表，如滤波器，谐振腔，天线等。无源微波器件是当前高温超导薄膜器件的主要研发内容和研发热点。由于高温薄膜具有以上的特殊应用前景，对其进行研究也正在不断深入，目前已经利用各种工艺制备出了 Y系薄膜、Bi系薄膜、Ti系薄膜、Hg系薄膜和MgB2薄膜。由于Bi系超导体的高温相不易形成，增加了制备难度，目前还限于B1-2223低温相薄膜制备。TlBCCO薄膜具有稳定的结构、较强的抗潮湿能力、性能不易退化、较高的零电阻温度等特点，但制备过程中有剧毒物质存在，需要采取防护措施，而且Tl和Tl2O3都是易挥发物，在制备过程中容易损失Tl原子，使成分控制难度增大。Hg系超导薄膜的合成中所遇到的最大的困难就是Hg的易挥发性和易潮解性，制备难度较大。同样制备MgB2薄膜存在Mg的高挥发性和易氧化性的问题。与其他类型高温超导体(HTSC)相比，Y系薄膜的制备要容易一些，外延C轴YBCO膜可在单晶绝缘LaAlO3衬底(1 00)面上生长，且能获得最低的微波表面电阻(Rs)，这恰恰是许多微波无源器件所要求的。因此在所有HTSC中，YBCO薄膜受到了更多的重视，得到了更好的发展。为了得出均匀致密、表面平整光滑、超导性能优异的YBCO HTS薄膜，几乎动用了所有可能的制膜方法。按照薄膜制备工艺流程的不同，YBCO薄膜的制备方法分为原位法和后热处理法。原位法指在淀积薄膜的同时将基片加热，进行原位热处理。原位法主要包括物理沉积方法,还包括一些化学沉积方法如CVD法、MOCVD法等。这种方法在材料沉积的同时就能获得所需的晶相，生长出具有晶体质量和超导性能良好的外延薄膜。后热处理法指在淀积薄膜后进行退火处理。这种方法热处理在镀膜设备外进行，加热方法简单，成本较低，基片尺寸不受限制，可用来大规模制备薄膜。后热处理法包括金属有机物沉积(ChmicalSolution Deposition, CSD),溶胶-凝胶法(Sol-Gel)等。目前，在所有制备薄膜的方法中，PLD法用得最多，但具有生产设备价格昂贵、加工周期长、不能大面积生产超导薄膜等缺点。包括溶胶-凝胶法(Sol-Gel)法等在内的后热处理法制备超导氧化物薄膜正逐渐受到人们的重视，将在未来的大面积高温超导薄膜与器件上发挥重要作用。当YBCO薄膜制备好后，往往需要对其进行进一步刻蚀，形成图案化的YBCO薄膜，才能在高温超导薄膜器件中发挥作用。但目前对这种超导氧化物的可是技术尚不成熟，沿用传统的加工技术，还存在很多问题。比如:1)超导薄膜微加工的设备价格非常昂贵；2)高温超导图形刻蚀后薄膜容易失去超导性。采用氧化物高温超导制备器件时，由于高温超导具有不容易加工，加工过程中使得超导性能恶化的特点，一直以来困扰着高温超导器件的发展。比如上述提及的YBCO薄膜滤波器等器件时，需要采用物理化学的刻蚀技术，制备成微桥，或微阵列图形。而在刻蚀过程中，使得超导Jc有了 10-100倍的下降。直到目前为止，高温超导器件仍然处于一个发展瓶颈。综合国内外的发展情况可以看出，找到一种能给超导薄膜性能不带来负面影响的刻蚀技术，使得所得到的各种超导微图形，微阵列性能仍然具有其刻蚀前所拥有的良好超导性能，是当前获得高性能高温超导器件的前提。在专利技术人以往的专利中，提出了低氟感光化学溶液法制备YBCO薄膜的工艺技术，但在该技术中所用的溶液含有胺根离子，容易导致胶体溶液发生沉淀，同时也会使得所制备的薄膜还有大量的杂相，从而不具备高性能的特点。
技术实现思路
专利技术目的:针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供，在改进的不含胺根离子的低氟溶液基础上，进一步采用化学络合技术，赋予其光性，并结合紫外曝光，溶洗，热处理等步骤，获得具有特定图案化的YBCO超导薄膜图形。使该方法具有成本低廉，工艺周期短，薄膜微图形性能优良的特点。技术方案:为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下: ，包括以下步骤: (O低氟感光溶液的配制:采用丙酸或丙烯酸、三氟乙酸和苯甲酰丙酮作为络合剂，将稀土醋酸盐、醋酸钡、醋酸铜溶解在甲醇中，得到蓝色透明低氟溶液；该溶液中有效成分的摩尔比为:稀土醋酸盐:醋酸钡:醋酸铜:三氟乙酸:丙烯酸:苯甲酰丙酮:甲醇=I:2:(3 4): (3 6): (6 12): (3 4): (60 240);其中，在所述的稀土醋酸盐中，醋酸钇的摩尔含量不低于50% ； (2)镀膜:以低氟溶液作为前驱体溶液，采用浸溃提拉法或旋转涂覆法在单晶基片制得凝胶薄膜，在80°C条件下，干燥2(T30min，挥发掉多余的溶剂，得到凝胶干膜； (3)曝光与溶洗:将具有特定图案的掩模版置于凝胶干膜上，掩模版在上，凝胶膜在下，紫外灯或波长为325nm的激光照射30min ;去除掩模版，将凝胶薄膜浸入甲醇/乙醇的混合溶液中进行溶洗Γ2π η，溶洗结束后，采用吹风机吹干，并在80°C烘干5min，即可获得带有图案化的凝胶薄膜； (4)低温预处理:将凝胶薄膜放入石英管式烧结炉中，在氧气条件下升温到100°C，然后切换成湿氧气，然后再升温到200°C，然后以2 10°C /min升温到450°C，保温l(T20min后，随后随炉降温到后取出，获得图案化薄膜； (5)终处理:将图案化薄膜置于管式炉内，从室温开始，在干N2*Ar环境下，以15^250C /min的速度升温到650°C;随后，将气氛切换成湿N2/02混合气氛，继续以10°C /min的速度升温到78(T810°C，并保温70min，O2的含量保持在20(T2000ppm ;然后，将气氛切换成O2的含量保持在20(T2000ppm的干N2/02混合气氛，保温20min ;最后随炉冷却，当温度冷却到650°C后将气氛切换成干02，继续炉冷至450°C，并在此温度下保温2h ;保温结束后，再随炉冷却到室温，并将气氛关闭，并取出样品。在所述的稀土醋酸盐中，其他组分选自醋酸钆、醋酸镝和醋酸镱。所述的甲醇/乙醇混合溶液为摩尔比为1:1的甲醇/乙醇混合溶液。步骤(I )，具体操作如下: (1)将稀土醋酸盐溶解于含有少量蒸馏水的三氟乙酸中，使得稀土醋酸盐:三氟乙酸:水的mol比为1:(3 6):(6 18)，在40 801:加热条件下搅拌澄清后，经过50 901:烘干或减压蒸馏后得到白色固体，随后将白色固体溶解于甲醇中，并加入苯甲酰丙酮，使得稀土醋酸盐、苯甲酰丙酮、甲醇的mol比为1:0.8:(1(Γ20)，搅拌澄清后，获得溶液A; (2)将醋酸钡溶解在甲醇与丙烯酸或丙酸的混合溶液中，使得醋酸钡、丙烯酸或丙酸、甲醇的mol比为1:(2 4):(10 20)，搅拌澄清后，即得到溶液B ; (3)将醋酸铜溶解在甲醇与丙烯酸或丙酸的混合溶液中，搅拌澄清后，加入苯甲酰丙酮，使得醋酸铜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图案化钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）低氟感光溶液的配制：采用丙酸或丙烯酸、三氟乙酸和苯甲酰丙酮作为络合剂，将稀土醋酸盐、醋酸钡、醋酸铜溶解在甲醇中，得到蓝色透明低氟溶液；该溶液中有效成分的摩尔比为：稀土醋酸盐：醋酸钡：醋酸铜：三氟乙酸：丙烯酸：苯甲酰丙酮：甲醇＝1：2：3～4：3～6：6～12：3~4：60～240；其中，在所述的稀土醋酸盐中，醋酸钇的摩尔含量不低于50%；（2）镀膜：以低氟溶液作为前驱体溶液，采用浸渍提拉法或旋转涂覆法在单晶基片制得凝胶薄膜，在80℃条件下，干燥20~30min，挥发掉多余的溶剂，得到凝胶干膜；（3）曝光与溶洗：将具有特定图案的掩模版置于凝胶干膜上，掩模版在上，凝胶膜在下，紫外灯或波长为325nm的激光照射30min；去除掩模版，将凝胶薄膜浸入甲醇/乙醇的混合溶液中进行溶洗1~2min，溶洗结束后，采用吹风机吹干，并在80℃烘干5min，即可获得带有图案化的凝胶薄膜；（4）低温预处理：将凝胶薄膜放入石英管式烧结炉中，在氧气条件下升温到100℃，然后切换成湿氧气，然后再升温到200℃，然后以2~10℃/min升温到450℃，保温10~20min后，随后随炉降温到后取出，获得图案化薄膜；（5）终处理：将图案化薄膜置于管式炉内，从室温开始，在干N2或Ar环境下，以15~25℃/min的速度升温到650℃；随后，将气氛切换成湿N2/O2混合气氛，继续以10℃/min的速度升温到780~810℃，并保温70min，O2的含量保持在200~2000ppm；然后，将气氛切换成O2的含量保持在200~2000ppm的干N2/O2混合气氛，保温20min；最后随炉冷却，当温度冷却到650℃后将气氛切换成干O2，继续炉冷至450℃，并在此温度下保温2h；保温结束后，再随炉冷却到室温，并将气氛关闭，并取出样品。...
【技术特征摘要】
1.一种图案化钇钡铜氧高温超导薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)低氟感光溶液的配制:采用丙酸或丙烯酸、三氟乙酸和苯甲酰丙酮作为络合剂，将稀土醋酸盐、醋酸钡、醋酸铜溶解在甲醇中，得到蓝色透明低氟溶液；该溶液中有效成分的摩尔比为:稀土醋酸盐:醋酸钡:醋酸铜:三氟乙酸:丙烯酸:苯甲酰丙酮:甲醇=1:2:3 4:3 6:6 12:3~4:60 240 ;其中，在所述的稀土醋酸盐中，醋酸钇的摩尔含量不低于50% ； (2)镀膜:以低氟溶液作为前驱体溶液，采用浸溃提拉法或旋转涂覆法在单晶基片制得凝胶薄膜，在80°C条件下，干燥20~30min，挥发掉多余的溶剂，得到凝胶干膜； (3)曝光与溶洗:将具有特定图案的掩模版置于凝胶干膜上，掩模版在上，凝胶膜在下，紫外灯或波长为325nm的激光照射30min ;去除掩模版，将凝胶薄膜浸入甲醇/乙醇的混合溶液中进行溶洗1-2min，溶洗结束后，采用吹风机吹干，并在80°C烘干5min，即可获得带有图案化的凝胶薄膜； (4)低温预处理:将凝胶薄膜放入石英管式烧结炉中，在氧气条件下升温到100°C，然后切换成湿氧气，然后再升温到200°C，然后以2 10°C /min升温到450°C，保温l0~20min后，随后随炉降温到后取出，获得图案化薄膜； (5)终处理:将图案化薄膜置于管式炉内，从室温开始，在干N2或Ar环境下，以15~250C /min的速度升温到650°C;随后，将气氛切换成湿N2/02混合气氛，继续以10°C /min的速度升温到780~810°C，并保温70min，O2的含量保持在200~2000ppm ;然后，将气氛切换成O2的含量保持在200~2000ppm的干N2/02混合气氛，保温20min ;最后随炉冷却，当...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵万富，陈源清，
申请(专利权)人：江苏天诚线缆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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