MOD法在Ni_W合金基片上制备高性能La_2Zr_2O_7缓冲层的研究

MOD法在双轴织构Ni_W合金基片上制备La_2Zr_2O_7（LZO）缓冲层是一种创新的技术应用，它结合了现代超导材料科学与先进的沉积技术。这项工作由黄博、郭培和陶伯万在电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室进行，目标是解决第二代高温超导带材YBCO（Y1B2Cu3O7-x）在柔性金属基片上的生长问题。 LZO作为一种理想的过渡层材料，其独特的特性包括低的晶格失配（与Ni为7.6%，与YBCO仅为1%），高的化学稳定性和热稳定性，即使在高温下也不易发生相变。这些性质使得LZO能够在金属基片与YBCO超导层之间形成有效的缓冲，降低晶格不匹配的影响，并阻止金属与YBCO间的原子互扩散，从而维持超导层的性能。 研究中，作者使用了金属有机化合物沉积（MOD）法来制备LZO薄膜。MOD法是一种精确控制材料生长过程的技术，特别适合于制备高质量的薄膜，因为它允许精确调控化学反应和沉积速率。他们首先在立方双轴织构的Ni-5at%W基片上实现了LZO薄膜的生长，通过X射线衍射（XRD）分析了薄膜的取向，发现LZO薄膜表现出强烈的面内和面外取向性，LZO（222）面的半高宽值（FWHM）为5.0°，（400）面的ω扫描FWHM值约为5.7°，显示出良好的结晶质量。 原子力显微镜（AFM）的测试进一步证实了薄膜的表面特性，结果显示薄膜表面连续致密且平整，表面均方根粗糙度（RMS）仅为1.58nm，这对于保证超导层的均匀性和性能至关重要。 该研究的成果不仅有助于提高高温超导带材的整体性能，而且也为优化缓冲层设计提供了新的可能性。由于是首发论文，这篇工作可能对未来超导材料的生长和器件制造技术发展有着重要影响，可能会推动整个领域的科研进展。