一种无氟溶胶-凝胶法合成Tl-2212超导薄膜的制备方法_2

文档序号:8932691阅读:来源:国知局
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[0034]实施例1
[0035]一种无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法,以摩尔比为
2.8: 2:1: 2.5的乙酸铊、乙酸钡、乙酸钙和乙酸铜为起始原料分别添加络合剂及溶剂制备溶液A、溶液B、溶液C和溶液D,将上述溶液混合后加入乙酸钡摩尔数20-45倍量的甲酰胺制得TBCCO溶胶,然后将TBCCO溶胶制成凝胶膜,将凝胶膜进行热分解处理制成先驱膜,将先驱膜与含有铊源的陪烧靶高温烧结,即得T1-2212超导薄膜,其中,在制备溶液A、溶液B和溶液D的过程中,分别添加了丙酸,添加量为:乙酸铊和丙酸的摩尔比为1: 3.8;乙酸钡和丙酸的摩尔比为1: 2.6 ;乙酸铜和丙酸的摩尔比为1: 2。
[0036]在制备溶液A的过程中,所述的络合剂及溶剂为二乙烯三胺和甲醇,添加量为乙酸铊、丙酸、二乙烯三胺和甲醇的摩尔比为1: 3.8: 3: 100,在70°C下搅拌80min,得到溶液A ;
[0037]在制备溶液B的过程中,所述的络合剂及溶剂为乳酸和甲醇,添加量为乙酸钡、丙酸、乳酸和甲醇的摩尔比为1: 2.6: 2: 30,在70°C下搅拌80min,得到溶液B ;
[0038]在制备溶液C的过程中,所述的络合剂及溶剂为乳酸和甲醇,添加量为乙酸钙、乳酸和甲醇的摩尔比为1: 3.5: 100,在50°C下搅拌,得到溶液C;
[0039]在制备溶液D的过程中,所述的络合剂及溶剂为三乙烯四胺和甲醇,添加量为乙酸铜、丙酸、三乙烯四胺、甲醇的摩尔比为1: 2: 0.4: 50混合,在70°C下搅拌80min,得到溶液D ;
[0040]将溶液A、B、C、D和上述摩尔比的甲酰胺混合,在70°C下搅拌80min,得到TBCCO溶胶。
[0041 ] 将TBCCO溶胶制成凝胶膜的具体步骤为:
[0042]将TBCCO溶胶置于铝酸镧单晶衬底材料上,采用旋转涂层法获得湿润的凝胶膜,将所述凝胶膜放入真空干燥箱中在80°C下干燥lh,然后在空气或其他气体中在120°C下干燥lh,得到凝胶膜。
[0043]将凝胶膜进行热分解处理制成先驱膜的具体步骤为:
[0044]将凝胶膜置于石英管中,再将石英管放入高温炉中进行热分解,通入湿氩气,同时,高温炉以3°C /min的速率升至370°C,保持20min,然后关闭湿氩气,通入湿氧气,在370°C下保持lOmin,再以5°C /min的速率升温至450°C并保持lOmin,随后自然降温至室温,得到薄的先驱膜;重复一次,得到厚的先驱膜。
[0045]所述含有铊源的陪烧靶的具体制备步骤为:
[0046]用Ba02、CaO和CuO按照摩尔比2: 2: 3配合研磨30分钟,在890°C下的流动氧气氛中灼烧5小时,冷却后再研磨30分钟,在890°C下的流动氧气氛中灼烧5小时,制成BaCaCuO粉末,将所述BaCaCuO粉末与Tl2O3粉末混合研磨30分钟后压片,用坩堝密封后在850°C下流动氧气氛中灼烧2小时,冷却后补充Tl2O3粉末再研磨30分钟并压片,在850°C下的流动氧气氛中灼烧2小时,制成含有铊源的陪烧靶。
[0047]所述高温烧结的具体步骤为:
[0048]将先驱膜放在含有铊源的陪烧靶上,并密闭于刚玉坩祸内,再将所述刚玉坩祸置于石英管中,在1lKPa的氧气环境下进行高温热处理,使所述厚先驱膜转变为T1-2212超导薄膜,其中,升温速率为8°C/min,退火温度为850°C,退火时间为Ih ;自然降温后,即可得到临界温度为105.5K的T1-2212超导薄膜。
[0049]所述湿氩气的饱和水蒸汽压为17.54mmHg,其流速为50mL/min。
[0050]所述湿氧气饱和水蒸汽压为17.54mmHg,其流速为100mL/min。
[0051]实施例2
[0052]一种无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法,以摩尔比为3.5: 2: I: 2.8的乙酸铊、乙酸钡、乙酸钙和乙酸铜为起始原料分别添加络合剂及溶剂制备溶液A、溶液B、溶液C和溶液D,将上述溶液混合后加入乙酸钡摩尔数45倍量的甲酰胺制得TBCCO溶胶,然后将TBCCO溶胶制成凝胶膜,将凝胶膜进行热分解处理制成先驱膜,将先驱膜与含有铊源的陪烧靶高温烧结,即得T1-2212超导薄膜,其中,在制备溶液A、溶液B和溶液D的过程中,分别添加了丙酸,添加量为:乙酸铊和丙酸的摩尔比为1: 5;乙酸钡和丙酸的摩尔比为1: 3.6 ;乙酸铜和丙酸的摩尔比为1: 2.6。
[0053]优选地,在制备溶液A的过程中,所述的络合剂及溶剂为二乙烯三胺和甲醇,添加量为乙酸铊、丙酸、二乙烯三胺和甲醇的摩尔比为1: 5: 4: 140,在70°C下搅拌80min,得到溶液A ;
[0054]在制备溶液B的过程中,所述的络合剂及溶剂为乳酸和甲醇,添加量为乙酸钡、丙酸、乳酸和甲醇的摩尔比为1: 3.6: 2.8: 50,在70°C下搅拌80min,得到溶液B ;
[0055]在制备溶液C的过程中,所述的络合剂及溶剂为乳酸和甲醇,添加量为乙酸钙、乳酸和甲醇的摩尔比为1: 4.5: 150,在50°C下搅拌,得到溶液C;
[0056]在制备溶液D的过程中,所述的络合剂及溶剂为三乙烯四胺和甲醇,添加量为乙酸铜、丙酸、三乙烯四胺、甲醇的摩尔比为1: 2.6: 0.6: 100混合,在70°C下搅拌80min,得到溶液D ;
[0057]将溶液A、B、C、D和上述摩尔比的甲酰胺混合,在70°C下搅拌80min,得到TBCCO溶胶。
[0058]将TBCCO溶胶制成凝胶膜的具体步骤为:
[0059]将TBCCO溶胶置于铝酸镧单晶衬底材料上,采用旋转涂层法获得湿润的凝胶膜,将所述凝胶膜放入真空干燥箱中在80°C下干燥lh,然后在空气或其他气体中在120°C下干燥lh,得到凝胶膜。
[0060]将凝胶膜进行热分解处理制成先驱膜的具体步骤为:
[0061]将凝胶膜置于石英管中,再将石英管放入高温炉中进行热分解,通入湿氩气,同时,高温炉以5C/min的速率升至370°C,保持20min,然后关闭湿氩气,通入湿氧气,在370°C下保持lOmin,再以10°C /min的速率升温至450°C并保持lOmin,随后自然降温至室温,得到薄的先驱膜;重复一次,得到厚的先驱膜。
[0062]所述含有铊源的陪烧靶的具体制备步骤为:
[0063]用BaO2XaO和CuO按照摩尔比2: 2: 3配合研磨30分钟,在940°C下的流动氧气氛中灼烧10小时,冷却后再研磨30分钟,在940°C下的流动氧气氛中灼烧10小时,制成BaCaCuO粉末,将所述BaCaCuO粉末与Tl2O3粉末混合研磨30分钟后压片,用坩堝密封后在850°C下流动氧气氛中灼烧2小时,冷却后补充Tl2O3粉末再研磨30分钟并压片,在850°C下的流动氧气氛中灼烧2小时,制成含有铊源的陪烧靶。
[0064]所述高温烧结的具体步骤为:
[0065]将先驱膜放在含有铊源的陪烧靶上,并密闭于刚玉坩祸内,再将所述刚玉坩祸置于石英管中,在1lKPa的氧气环境下进行高温热处理,使所述厚先驱膜转变为T1-2212超导薄膜,其中,升温速率为8°C/min,退火温度为850°C,退火时间为Ih ;自然降温后,即可得到临界温度为105.5K的T1-2212超导薄膜。
[0066]所述湿氩气的饱和水蒸汽压为49.65mmHg,其流速为100mL/min。
[0067]所述湿氧气饱和水蒸汽压为49.65mmHg,其流速为150mL/min。
[0068]实施例3
[0069]一种无氟溶胶-凝胶法合成T1-2212超导薄膜的制备方法,以摩尔比为2.9: 2:1: 2.7的乙酸铊、乙酸钡、乙酸钙和乙酸铜为起始原料分别添加络合剂及溶剂制备溶液A、溶液B、溶液C和溶液D,将上述溶液混合后加入乙酸钡摩尔数40倍量的甲酰胺制得TBCCO溶胶,然后将TBCCO溶胶制成凝胶膜,将凝胶膜进行热分解处理制成先驱膜,将先驱膜与含有铊源的陪烧靶高温烧结,即得T1-2212超导薄膜,其XRD扫描图如图1所示,其SEM扫描图如图2所示,其中,在制备溶液A、溶液B和溶液D的过程中,分别添加了丙酸,添加量为:乙酸铊和丙酸的摩尔比为1: 4.2 ;乙酸钡和丙酸的摩尔比为1: 2.9;乙酸铜和丙酸的摩尔比为1: 2.3。
[0070]优选地,在制备溶液A的过程中,所述的络合剂及溶剂为二乙烯三胺和甲醇,添加量为乙酸铊、丙酸、二乙烯三胺和甲醇的摩尔比为1: 4.2: 3.2: 120,在70°C下搅拌80min,得到溶液A ;
[0071]在制备溶液B的过程中,所述的络合剂
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