一种多层结构钇钡铜氧超导厚膜的制备方法与流程
本发明涉及一种多层结构YBCO超导厚膜的制备方法。
背景技术：
高温超导电力技术在强电领域的巨大应用潜力促使其所依赖的高温超导线带材的制备技术成为各国研究的重点。早在在20世纪90年代末期，基于BiSrCaCuO(BSCCO)超导体系的第一代高温超导带材实现了商业化。然而，Bi系超导材料很低的不可逆场(0.5T，77K)和载流能力(104～105A/cm2)决定了该种超导材料的应用条件非常严格，在稍微强的磁场环境下(77K)应用极易失超。更为关键的是，在Bi带材制备的过程中需采用银作为套管材料，因此昂贵的材料成本极大低限制了其应用范围。与第一代超导带材相比，以YBCO为代表的第二代高温超导带材具有较高的不可逆场(7T)和较高的载流能力(0.1～10MA/cm2)，并且第二代高温超导带材在制备的过程中不使用贵金属，成本大幅度降低：第二代超导带材的价格可下降至15～25美元/千安米。因此，世界各国政府实施了相关第二代高温超导带材的研究计划，并给予了充分的资金支持。
近年来，美国、日本和韩国等国家在第二代高温超导带材的研究上已取得重要进展。2004年，日本的Fujikura公司制备出世界首个百米级的YBCO超导带材，随后通过改变工艺，逐步提高带材的长度和临界电流，在2008年，制备出504米，临界电流350A/cm的超导带材；在2010年，制备出长度为615米，609A/cm的超导带材。2011年2月12日，该公司制备出长度达816.4米，临界电流达到572A/cm的带材。2014年，该公司制备出长度高达1000米，平均电流高于600A/cm的YBCO涂层导体。2010年，美国超导公司生产的YBCO超导带材的长度已经达到540米，临界电流密度达到466A/cm。而Superpower公司早在2009年就制备出千米级的二代超导带材，临界电流达到282A/cm。韩国SuNAN公司近几年在YBCO带材的制备上也取得了显著的成果，2012年该公司制备出长达1000米的二代高温超导带材，临界电流达到422A/cm。
然而，要实现第二代高温超导带材的规模化应用还必须解决的重要问题是带材成本非常昂贵。目前，美国SuperPower公司制备的YBCO超导带材的价格为400美元/千安米，是铜线的50倍以上，想要它的应用领域更加具有竞争力，必须进一步提高带材超导性能进而提高性价比才能满足工业化的应用需求。对于提高YBCO超导带材的超导性能，在维持临界电流密度(JC)不变的情况下增加其厚度是提高超导带材载流能力的主要途径之一。因此，如何制备具有高临界电流密度的厚膜就成为当前YBCO高温超导涂层应用过程中亟待解决的关键问题。目前国内只有中国专利CN 105648401 A(申请公开日2016年6月8日)提及了多层结构YBCO厚膜的制备。该专利采用激光沉积法通过交替沉积YBCO层和SrTiO3层制备具有多层结构的YBCO/SrTiO3超导厚膜。但由于激光沉积法需要昂贵的真空系统，导致YBCO带材的制备成本较高，不利于带材规模化的工业应用。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术不能采用成本低廉的化学溶液法制备YBCO多层结构厚膜的缺点，提出一种多层结构钇钡铜氧超导厚膜的制备方法，本发明制备的多层结构超导厚膜由YBCO层和与YBCO晶格适配度更小的插层CaTiO3构成。
本发明通过采用化学溶液法交替沉积YBCO层和CaTiO3层，制备具有多层结构的超导厚膜。
本发明的具体步骤顺序如下：
(1)按照Y:Ba:Cu＝1:2:3的摩尔比，把乙酸钇、三氟乙酸钡和乙酸铜混合于丙酸和去离子水的混合溶液中，配成金属有机盐的低氟溶液，所述溶液中的溶质与溶剂的摩尔比为1:80；
(2)将步骤(1)配制的溶液经磁力搅拌器搅拌1-3h后，再通过真空旋转蒸发仪减压提纯为蓝色凝胶；
(3)将步骤(2)得到的蓝色凝胶溶解于甲醇中，凝胶与甲醇的体积比为1:20，经磁力搅拌器搅拌1-3h后，在通过真空旋转蒸发仪减压提纯为凝胶；
(4)将步骤(3)得到的凝胶溶解于10-13.5mL的甲醇，配制成YBCO前驱液，所述的YBCO前驱液中，Y、Ba和Cu三种金属离子的总浓度为1.5-2mol/L；
(5)将步骤(4)制成的YBCO前驱液采用旋涂或浸涂方法涂覆在基片上；
(6)将经步骤(5)涂覆后的基片置于高温管式石英炉中，在400-600℃温度下进行4h的低温热处理，分解金属有机盐；该步骤的升温速率为5～10℃/min；
(7)将经过步骤(6)热处理后的基片置于750-850℃的高温下热处理2-3h，生成四方相的YBCO薄膜；此步骤的升温速率为10℃/min；
(8)将步骤(7)的得到的样品在450-500℃的温度下进行吸氧处理，制备出YBCO薄膜；
(9)将四水合硝酸钙溶解于冰醋酸和2-甲氧基乙醇的混合溶液中，四水合硝酸钙与冰醋酸的摩尔比为1:4；并按照Ti：Ca＝1:1的摩尔比将钛酸四丁酯添加到该混合溶液中，配制成浓度为0.3-0.9mol/L的CaTiO3前驱液；
(10)将步骤(9)得到的CaTiO3前驱液采用旋涂或浸涂的方式涂覆到上述步骤(8)得到的YBCO薄膜上；
(11)将步骤(10)涂覆有CaTiO3前驱液的YBCO膜置于高温管式石英炉中，在400℃的温度下进行热处理30min，分解硝酸钙和钛酸四丁酯；此步骤的升温速率为10℃/min；
(12)将步骤(11)得到样品在800-850℃的高温下热处理1-1.5h，然后炉冷至室温，在YBCO薄膜上制备出具有赝立方结构的CaTiO3薄膜，形成YBCO/CaTiO3双层结构的超导膜；
(13)将步骤(4)制成的YBCO前驱液涂覆于步骤(12)制得的CaTiO3薄膜上，重复步骤(6)至步骤(8)的热处理过程，制备出YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构的膜；
(14)重复1-2次步骤(10)至步骤(13)的涂覆和热处理过程，制备出YBCO/CaTiO3多层结构的超导厚膜。
步骤6中YBCO薄膜的低温热处理是在湿润的氧气条件下进行，通过将500sccm的氧气经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉中，使反应炉中水蒸气压为100hPa，从室温平均以5-10℃/min的升温速率升温至400-600℃，然后再炉冷至室温。低温热处理的目的是分解金属有机盐，形成无定型的前驱膜并排出有害的残余物质。
步骤7中YBCO薄膜的高温热处理是在湿润的氧气和氩气混合气氛下进行，将500sccm含有400ppm氧气的氩气混合气体经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉，使反应炉中水蒸气压为100hPa，以10℃/min的升温速率升至最高温度750-850℃，在最高温度保温2-3h后，以10℃/min的速率降温至450-500℃，在纯氧气氛围下保温100min，使YBCO由四方相转变为具有超导性能的正交相，最后使样品在氧气氛围下炉冷至室温。
所述步骤(10)中，将与YBCO晶格失配度为0.8％的CaTiO3作为多层结构中的夹层。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明采用成本低廉的化学溶液法制备YBCO超导厚膜。由于CaTiO3与YBCO晶格常数非常接近，并且CaTiO3在高温下十分稳定，因此通过交替沉积YBCO超导层和CaTiO3非超导夹层能够制备出高载流能力的具有多层结构的超导厚膜。
附图说明
图1是实施例1制备的YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构超导厚膜的XRD衍射图谱；
图2是实施例2制备的YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构超导厚膜表面的场发射扫描电子显微镜图片；
图3是实施例2制备的YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构超导厚膜表面的场发射扫描电子显微镜图片；
图4是实施例2制备的YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构超导厚膜表面的场发射扫描电子显微镜图片；
图5是实施例3制备的YBCO/CaTiO3/五层结构超导厚膜厚度的场发射扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
实施例1
(1)采用高精度电子天平称取0.0025mol的乙酸钇、0.005mol的三氟乙酸钡和0.0075mol的乙酸铜，室温下将它们溶解于丙酸和去离子水的混合溶液中，配成金属有机盐的低氟溶液，溶液中的溶质与溶剂的摩尔比为1:80；
(2)将步骤(1)制得的溶液经磁力搅拌器搅拌1h后，通过采用真空旋转蒸发仪减压提纯为蓝色凝胶；
(3)将甲醇加入上述步骤(2)制得的凝胶中，凝胶与甲醇的体积比为1:20，再经磁力搅拌器搅拌1h后，采用真空旋转蒸发仪进一步去除水分，得到纯净的凝胶；
(4)将步骤(3)制得的蓝色凝胶加入10mL甲醇，搅拌均匀后，配制成YBCO前驱液，所述的YBCO前驱液中，Y、Ba和Cu三种金属离子的总浓度为1.5mol/L的YBCO前驱液；
(5)将步骤(4)制得的YBCO前驱液以1mm/s的速率浸涂在钛酸锶单晶基片上；
(6)将经步骤(5)涂覆有YBCO前驱液的基片置于高温管式石英炉中，在400℃温度下进行4h的低温热处理，分解金属有机盐；该步骤的升温速率为10℃/min；
(7)将经过步骤(6)热处理后的基片置于750℃的高温下热处理2h，生成四方相的YBCO薄膜；此步骤的升温速率为10℃/min；
(8)将步骤(7)的得到的样品在450℃的温度下进行吸氧处理，制备出YBCO薄膜；
(9)将0.003mol的四水合硝酸钙溶解于冰醋酸和2-甲氧基乙醇的混合溶液中，硝酸钙与冰醋酸的摩尔比为1:4；并按照Ti：Ca＝1:1的摩尔比将0.003mol的钛酸四丁酯添加到该混合溶液中，配制成浓度为0.3mol/L的CaTiO3前驱液，所述的CaTiO3前驱液中，2-甲氧基乙醇的体积为20mL。
(10)将步骤(9)得到的CaTiO3前驱液采用旋涂的方式涂覆到上述步骤(8)得到的YBCO薄膜上；
(11)将步骤(10)涂覆有CaTiO3前驱液的YBCO膜置于高温管式石英炉中，在400℃的温度下进行热处理30min，分解硝酸钙和钛酸四丁酯；此步骤的升温速率为10℃/min；
(12)将步骤(11)得到样品在800℃的高温下热处理1h，然后炉冷至室温，制备出YBCO/CaTiO3结构的双层超导膜；
(13)将步骤(4)制成的YBCO前驱液涂覆于步骤(12)的制得的CaTiO3薄膜上，重复步骤(6)至步骤(8)的热处理过程，得到YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构的超导膜。
步骤6中YBCO薄膜的低温热处理是在湿润的氧气条件下进行，通过将500sccm的氧气经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉中，使反应炉中水蒸气压为100hPa，从室温平均以10℃/min的升温速率升温至400℃，然后再炉冷至室温。低温热处理的目的是分解金属有机盐，形成无定型的前驱膜并排出有害的残余物质。
步骤7中YBCO薄膜的高温热处理是在湿润的氧气和氩气混合气氛下进行，将500sccm含有400ppm氧气的氩气混合气体经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉，使反应炉中水蒸气压为100hPa，显示以10℃/min的升温速率升至最高温度750℃，在750℃保温2h后，以10℃/min的速率降温至450℃，在纯氧气氛围下保温100min，使YBCO由四方相转变为具有超导性能的正交相，最后使样品在氧气氛围下炉冷至室温。
实施例2
(1)采用高精度电子天平称取0.003mol的乙酸钇、0.006mol的三氟乙酸和0.009mol的乙酸铜，室温下将它们溶解于丙酸和去离子水的混合溶液中，配成金属有机盐的低氟溶液，溶液中的溶质与溶剂的摩尔比为1:80；
(2)将步骤(1)制得的溶液经磁力搅拌器搅拌1.5h后，通过采用真空旋转蒸发仪减压提纯为蓝色凝胶；
(3)将甲醇加入上述步骤(2)制得的凝胶中，凝胶与甲醇的体积比为1:20，再经磁力搅拌器搅拌1.5h后，采用真空旋转蒸发仪进一步去除水分，得到纯净的凝胶；
(4)将步骤(3)制得的凝胶加入11mL甲醇，搅拌均匀后，配制成YBCO前驱液，所述的YBCO前驱液中，Y、Ba和Cu三种金属离子的总浓度为1.6mol/L的溶液；
(5)将步骤(4)制得的YBCO前驱液以3000rpm的速率旋涂在钛酸锶单晶基片上；
(6)将经步骤(5)涂覆有YBCO前驱液的基片置于高温管式石英炉中，在450℃温度下进行4h的低温热处理，分解金属有机盐；该步骤的升温速率为9℃/min；
(7)将经过步骤(6)热处理后的基片置于770℃的高温下热处理2.5h，生成四方相的YBCO薄膜；此步骤的升温速率为10℃/min；
(8)将步骤(7)的得到的样品在460℃的温度下进行吸氧处理，制备出YBCO薄膜；
(9)将0.0035mol的四水合硝酸钙溶解于冰醋酸和2-甲氧基乙醇的混合溶液中，硝酸钙与冰醋酸的摩尔比为1:4；并按照Ti：Ca＝1:1的摩尔比将0.0035mol的钛酸四丁酯添加到该混合溶液中，配制成浓度为0.5mol/L的CaTiO3前驱液，所述的CaTiO3前驱液中，2-甲氧基乙醇的体积为14mL。
(10)将步骤(9)得到的CaTiO3前驱液采用浸涂的方式涂覆到上述步骤(8)得到的YBCO薄膜上；
(11)将步骤(10)涂覆有CaTiO3前驱液的YBCO膜置于高温管式石英炉中，在400℃的温度下进行热处理30min，分解硝酸钙和钛酸四丁酯；此步骤的升温速率为10℃/min；
(12)将步骤(11)得到样品在810℃的高温下热处理1h，然后炉冷至室温，制备出YBCO/CaTiO3的结构双层超导膜；
(13)将步骤(4)制成的YBCO前驱液涂覆于步骤(12)制得的CaTiO3薄膜上，重复步骤(6)至步骤(8)的热处理过程，得到YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构的超导膜。
步骤6中YBCO薄膜的低温热处理是在湿润的氧气条件下进行，通过将500sccm的氧气经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉中，使反应炉中水蒸气压为100hPa，从室温平均以9℃/min的升温速率升温至450℃，然后再炉冷至室温。低温热处理的目的是分解金属有机盐，形成无定型的前驱膜并排出有害的残余物质。
步骤7中YBCO薄膜的高温热处理是在湿润的氧气和氩气混合气氛下进行，将500sccm含有400ppm氧气的氩气混合气体经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉，使反应炉中水蒸气压为160hPa，显示以10℃/min的升温速率升至最高温度770℃，在770℃保温2.5h后，以10℃/min的速率降温至460℃，在纯氧气氛围下保温100min，使YBCO由四方相转变为具有超导性能的正交相，最后使样品在氧气氛围下炉冷至室温。
实施例3
(1)采用高精度电子天平称取0.0035mol的乙酸钇、0.007mol的三氟乙酸和0.0105mol的乙酸铜，室温下将它们溶解于丙酸和去离子水的混合溶液中，配成金属有机盐的低氟溶液，溶液中的溶质与溶剂的摩尔比为1:80；
(2)将步骤(1)制得的溶液经磁力搅拌器搅拌2h后，通过采用真空旋转蒸发仪减压提纯为蓝色凝胶；
(3)将甲醇加入上述步骤(2)制得的凝胶中，凝胶与甲醇的体积比为1:20，再经磁力搅拌器搅拌2h后，采用真空旋转蒸发仪进一步去除水分，得到纯净的凝胶；
(4)将步骤(3)制得的凝胶加入12.4mL甲醇，搅拌均匀后，配制成YBCO前驱液，所述的YBCO前驱液中，Y、Ba和Cu三种金属离子的总浓度为1.7mol/L；
(5)将步骤(4)制得的YBCO前驱液以1mm/s的速率浸涂在钛酸锶单晶基片上；
(6)将经步骤(5)涂覆有YBCO前驱液的基片置于高温管式石英炉中，在500℃温度下进行4h的低温热处理，分解金属有机盐；该步骤的升温速率为8℃/min；
(7)将经过步骤(6)热处理后的基片置于790℃的高温下热处理3h，生成四方相的YBCO薄膜；此步骤的升温速率为10℃/min；
(8)将步骤(7)的得到的样品在470℃的温度下进行吸氧处理，制备出YBCO薄膜；
(9)将0.004mol的四水合硝酸钙溶解于冰醋酸和2-甲氧基乙醇的混合溶液中，硝酸钙与冰醋酸的摩尔比为1:4；并按照Ti：Ca＝1:1的摩尔比将0.004mol的钛酸四丁酯添加到该混合溶液中，配制成浓度为0.7mol/L的CaTiO3前驱液，所述的CaTiO3前驱液中，2-甲氧基乙醇的体积为11.4mL。
(10)将步骤(9)得到的CaTiO3前驱液采用旋涂的方式涂覆到上述步骤(8)得到的YBCO薄膜上；
(11)将步骤(10)涂覆有CaTiO3前驱液的YBCO膜置于高温管式石英炉中，在400℃的温度下进行热处理30min，分解硝酸钙和钛酸四丁酯；此步骤的升温速率为10℃/min；
(12)将步骤(11)得到样品在820℃的高温下热处理1.5h，然后炉冷至室温，制备出YBCO/CaTiO3结构的双层超导膜；
(13)将步骤(4)制成的YBCO前驱液涂覆于步骤(12)制得的CaTiO3薄膜上，重复步骤(6)至步骤(8)的热处理过程，得到YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构的超导膜。
步骤6中YBCO薄膜的低温热处理是在湿润的氧气条件下进行，通过将500sccm的氧气经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉中，使反应炉中水蒸气压为100hPa，从室温平均以8℃/min的升温速率升温至500℃，然后再炉冷至室温。低温热处理的目的是分解金属有机盐，形成无定型的前驱膜并排出有害的残余物质。
步骤7中YBCO薄膜的高温热处理是在湿润的氧气和氩气混合气氛下进行，将500sccm含有400ppm氧气的氩气混合气体经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉，使反应炉中水蒸气压为100hPa，显示以10℃/min的升温速率升至最高温度790℃，在790℃保温3h后，以10℃/min的速率降温至470℃，在纯氧气氛围下保温100min，使YBCO由四方相转变为具有超导性能的正交相，最后使样品在氧气氛围下炉冷至室温。
实施例4
(1)采用高精度电子天平称取0.004mol的乙酸钇、0.008mol的三氟乙酸和0.012mol的乙酸铜，室温下将它们溶解于丙酸和去离子水的混合溶液中，配成金属有机盐的低氟溶液，溶液中的溶质与溶剂的摩尔比为1:80；
(2)将步骤(1)制得的溶液经磁力搅拌器搅拌2.5h后，通过采用真空旋转蒸发仪减压提纯为蓝色凝胶；
(3)将甲醇加入上述步骤(2)制得的凝胶中，凝胶与甲醇的体积比为1:20，再经磁力搅拌器搅拌2.5h后，采用真空旋转蒸发仪进一步去除水分，得到纯净的凝胶；
(4)将步骤(3)制得的凝胶加入13.3mL甲醇，搅拌均匀后，配制成YBCO前驱液，所述的YBCO前驱液中，Y、Ba和Cu三种金属离子的总浓度为1.8mol/L的YBCO前驱液；
(5)将步骤(4)制得的YBCO前驱液以4000rpm的速率旋涂在钛酸锶单晶基片上；
(6)将经步骤(5)涂覆有YBCO前驱液的基片置于高温管式石英炉中，在550℃温度下进行4h的低温热处理，分解金属有机盐；该步骤的升温速率为7℃/min；
(7)将经过步骤(6)热处理后的基片置于800℃的高温下热处理3h，生成四方相的YBCO薄膜；此步骤的升温速率为10℃/min；
(8)将步骤(7)的得到的样品在480℃的温度下进行吸氧处理，制备出YBCO薄膜；
(9)将0.0045mol的四水合硝酸钙溶解于冰醋酸和2-甲氧基乙醇的混合溶液中，硝酸钙与冰醋酸的摩尔比为1:4；并按照Ti：Ca＝1:1的摩尔比将0.0045mol的钛酸四丁酯添加到该混合溶液中，配制成浓度为0.9mol/L的CaTiO3前驱液，所述的CaTiO3前驱液中，2-甲氧基乙醇的体积为10mL。
(10)将步骤(9)得到的CaTiO3前驱液采用浸涂的方式涂覆到上述步骤(8)得到的YBCO薄膜上；
(11)将步骤(10)涂覆有CaTiO3前驱液的YBCO膜置于高温管式石英炉中，在400℃的温度下进行热处理30min，分解硝酸钙和钛酸四丁酯；此步骤的升温速率为10℃/min；
(12)将步骤(11)得到样品在840℃的高温下热处理1.5h，然后炉冷至室温，制备出YBCO/CaTiO3的结构双层超导膜；
(13)将步骤(4)制成的YBCO前驱液涂覆于步骤(12)制得的CaTiO3薄膜上，重复步骤(6)至步骤(8)的热处理过程，得到YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构的超导膜。
步骤6中YBCO薄膜的低温热处理是在湿润的氧气条件下进行，通过将500sccm的氧气经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉中，使反应炉中水蒸气压为100hPa，从室温平均以7℃/min的升温速率升温至550℃，然后再炉冷至室温。低温热处理的目的是分解金属有机盐，形成无定型的前驱膜并排出有害的残余物质。
步骤7中YBCO薄膜的高温热处理是在湿润的氧气和氩气混合气氛下进行，将500sccm含有400ppm氧气的氩气混合气体经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉，使反应炉中水蒸气压为160hPa，显示以10℃/min的升温速率升至最高温度800℃，在800℃保温3h后，以10℃/min的速率降温至480℃，在纯氧气氛围下保温100min，使YBCO由四方相转变为具有超导性能的正交相，最后使样品在氧气氛围下炉冷至室温。
实施例5
(1)采用高精度电子天平称取0.0045mol的乙酸钇、0.009mol的三氟乙酸和0.0135mol的乙酸铜，室温下将它们溶解于丙酸和去离子水的混合溶液中，配成金属有机盐的低氟溶液，溶液中的溶质与溶剂的摩尔比为1:80；
(2)将步骤(1)制得的溶液经磁力搅拌器搅拌3h后，通过采用真空旋转蒸发仪减压提纯为蓝色凝胶；
(3)将甲醇加入上述步骤(2)制得的凝胶中，凝胶与甲醇的体积比为1:20，再经磁力搅拌器搅拌3h后，采用真空旋转蒸发仪进一步去除水分，得到纯净的凝胶；
(4)将步骤(3)制得的凝胶加入13.5mL甲醇，搅拌均匀后，配制成YBCO前驱液，所述的YBCO前驱液中，Y、Ba和Cu三种金属离子的总浓度为2mol/L；
(5)将步骤(4)制得的YBCO前驱液以1mm/s的速率浸涂在钛酸锶单晶基片上；
(6)将经步骤(5)涂覆后基片置于高温管式石英炉中，在600℃温度下进行4h的低温热处理，分解金属有机盐；该步骤的升温速率为5℃/min；
(7)将经过步骤(6)热处理后的基片置于850℃的高温下热处理3h，生成四方相的YBCO薄膜；此步骤的升温速率为10℃/min；
(8)将步骤(7)的得到的样品在500℃的温度下进行吸氧处理，制备出YBCO薄膜；
(9)将0.005mol的四水合硝酸钙溶解于冰醋酸和2-甲氧基乙醇的混合溶液中，硝酸钙与冰醋酸的摩尔比为1:4；并按照Ti：Ca＝1:1的摩尔比将0.005mol的钛酸四丁酯添加到该混合溶液中，配制成浓度为0.3mol/L的CaTiO3前驱液，所述的CaTiO3前驱液中，2-甲氧基乙醇的体积为33.3mL。
(10)将步骤(9)得到的CaTiO3前驱液采用旋涂的方式涂覆到上述步骤(8)得到的YBCO薄膜上；
(11)将步骤(10)涂覆有CaTiO3前驱液的YBCO膜置于高温管式石英炉中，在400℃的温度下进行热处理30min，分解硝酸钙和钛酸四丁酯；此步骤的升温速率为10℃/min；
(12)将步骤(11)得到样品在850℃的高温下热处理1.5h，然后炉冷至室温，在YBCO薄膜上制备出具有赝立方结构的CaTiO3薄膜，形成YBCO/CaTiO3双层结构的超导膜；
(13)将步骤(4)制成的YBCO前驱液涂覆于步骤(12)制得的CaTiO3薄膜上，重复步骤(6)至步骤(8)的热处理过程，制备出YBCO/CaTiO3/YBCO三层结构的膜；
(14)重复1次步骤(10)至步骤(13)的涂覆和热处理过程，制备出YBCO/CaTiO3五层结构的超导厚膜。
步骤6中YBCO薄膜的低温热处理是在湿润的氧气条件下进行，通过将500sccm的氧气经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉中，使反应炉中水蒸气压为100hPa，从室温平均以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后再炉冷至室温。低温热处理的目的是分解金属有机盐，形成无定型的前驱膜并排出有害的残余物质。
步骤7中YBCO薄膜的高温热处理是在湿润的氧气和氩气混合气氛下进行，将500sccm含有400ppm氧气的氩气混合气体经过装有蒸馏水的玻璃瓶把水蒸气带入反应炉，使反应炉中水蒸气压为160hPa，显示以10℃/min的升温速率升至最高温度850℃，在850℃保温3h后，以10℃/min的速率降温至500℃，在纯氧气氛围下保温100min，使YBCO由四方相转变为具有超导性能的正交相，最后使样品在氧气氛围下炉冷至室温。
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