《高溫超導YBaCuO薄膜及其塗層導體的厚度效應研究》是依託上海大學，由蔡傳兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高溫超導YBaCuO薄膜及其塗層導體的厚度效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔡傳兵
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
具有低維特徵的外延超導薄膜是理解超導物性和發展套用技術十分重要的研究對象。隨著薄膜厚度的變化，由於可能的介觀和尺寸非局域效應等，超導體的臨界特性可能出現一些獨特的變化，甚至出現維度關聯的跳躍現象；高溫氧化物超導體存在明顯的厚度誘導臨界電流密度下降等問題。本項目將全面研究YBaCuO超導薄膜及其塗層導體的超導層厚、微結構與超導性能之間的關聯性；明確其中的材料科學問題及其物理機制，特別研究局域化織構隨薄膜厚度增加而演變的規律；將數值模擬薄膜生長模式、厚度和應力變化對傳輸超導臨界電流及其自場的影響；擬通過獨特的控制性生長技術，建立具有周期性異質相摻雜的特殊超導層結構，研究極薄非超導層對超導電性維度（從3D到2D）跳躍的可能誘導作用；探索出一條抑制超導厚度效應的有效途徑，在單位厘米寬超導載流能力方面有所突破。這些研究將對高溫超導薄膜的基礎物性理解及其第二代高溫超導帶材的技術進步具有重要價值。
結題摘要
具有低維特徵的外延超導薄膜是理解超導物性和發展套用技術十分重要的研究對象。高溫氧化物超導體薄膜及其塗層導體存在明顯的厚度誘導的臨界電流密度下降現象，解決這一問題對提高第二代高溫超導帶材性能具有重要價值。本課題通過一系列微結構和電磁性能表征，分析了YBCO超導薄膜厚度誘導的外延織構變化及其成因。主要研究成果和創新點有：（1）對高溫超導塗層導體中多種氧化物緩衝層的外延生長及厚化結構特徵進行了分析，通過有限元數值解析，獲得了不同氧化物緩衝層的應力釋放和臨界厚度特徵；（2）單層REBCO超導膜的微結構和應力特徵對薄膜厚度、異質組分和工藝參數的依賴關係研究。採用應力敏感的拉曼光譜等分析技術，揭示了超導薄膜中聲子振動模式及其厚度依賴特性；（3）YBCO/LaSrMnO異質結和雙次塗敷REBCO超導膜的界面特徵和厚度效應研究，發現了雙層膜結構中的界面應力、磁不均勻性及其釘扎效應。採用兩次塗覆工藝提高了薄膜厚度並分析明確了雙次塗覆薄膜的處理條件、結構與性能的關係；（4）通過多次塗敷和多次低溫熱解獲得3-4微米厚的低溫熱解膜，最佳化工藝參數和調整成核條件獲得了成相良好的c軸織構膜；（5）通過控制性生長技術，在富有氧化物緩衝層的金屬基帶上建立了特殊的人工包含YBaCuO/GdBaCuO周期性結構的複合超導層，實現超導厚膜的高度雙軸織構特性，在薄膜厚度從0.5微米提高達到3微米情形下，其phi掃描的半高寬沒有提升，仍然能保持在4度以下。 以上研究表明人工技術可以成功獲得了高性能的單層及多層REBaCuO超導厚膜，可套用於高性價比高溫超導帶材的實用化批量生長，具有很高套用潛能和推廣價值。課題目前已發表9篇SCI、12篇EI收錄論文，另有8篇正在審稿中，參加國內外學術會議交流29餘次，申請相關的發明專利7項，培養研究生16名研究生。同時對本課題組內4名以上中青年教師的成長提供支持。
