《YBCO超導塗層厚度與其臨界電流密度的關係研究》是依託中國科學院電工研究所，由古宏偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：YBCO超導塗層厚度與其臨界電流密度的關係研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：古宏偉
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
第二代高溫超導帶材（也被稱為YBCO塗層超導體）是液氮溫區下超導強電套用的首選材料，已實現小批量生產，但每千安米帶材的價格在300-500美元之間，極其昂貴，嚴重製約其大規模套用。提高其性價比的途徑之一就是增加其中的YBCO超導塗層厚度，從而提高其載流能力。但大量的實驗表明：當超導塗層厚度大於0.6μm後，隨厚度的增加，臨界電流密度Jc劇烈下降。目前，對Jc和超導塗層厚度的關係尚無系統性研究。本課題將在前期大量的超導塗層製備的基礎上，採用化學溶液法和物理氣相沉積法分別製備厚度在0.5-10μm厚的超導塗層，通過對比不同方法製備的、不同厚度塗層的微觀結構和超導性能等，研究超導塗層Jc隨微觀結構的變化規律，及其與製備工藝的對應關係；通過在超導塗層中間引入10 nm厚的插入層鬆弛薄膜應力、改善薄膜質量，同時引入釘扎中心來探索提高厚膜Jc的可能途徑，為二代帶材的大規模工業套用奠定理論和技術基礎。
結題摘要
本課題按照計畫首先系統研究了摻雜不同的納米顆粒（鈦酸鋇、鋯酸鋇、鈰酸鋇以及氧化鐵等）來提高YBCO薄膜的超導性能，優選出能夠在YBCO薄膜內作為有效磁通釘扎中心的物質，並製備出具有高臨界電流密度的YBCO複合薄膜。在此基礎上，製備了一系列不同厚度的含有納米顆粒的YBCO複合膜，研究了YBCO膜超導臨界電流對薄膜厚度的依賴關係，明確了YBCO膜隨厚度增加超導性能下降的部分原因。然後，在YBCO厚膜之間引入極薄的BaTiO3、CeO2和CaTiO3薄膜，探索出一條抑制超導厚度效應的有效途徑，初步掌握了YBCO塗層導體微結構和生長模式的人工調製技術；所製備的YBCO/YBCO/BaTiO3/YBCO/YBCO的多層複合厚膜的最大厚度達到2.7 μm，其中厚度為2.0 μm的YBCO複合厚膜在77 K, 5 T 下的臨界電流密度達到0.5 MA/cm2，在77K自場下的的臨界電流密度達到2.7 MA/cm2，臨界電流達到540 A/cm。此外，採用低氟法製備出了厚度為5 μm ~10μm的YBCO厚膜，其中，5 μm厚的YBCO膜的臨界電流密度超過1.2 MA/cm2。項目執行期間，發表SCI論文10篇，申請和授權專利11項，圓滿完成任務，並實現了預期目標。
