專利名稱：一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法。本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體用隔離層的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體主要指YBCO涂層導(dǎo)體，該類材料的制備特點主要是(1)以柔性金屬帶材為基底材料，主要是用軋制及再結(jié)晶熱處理方法獲得的具有高立方織構(gòu)度的鎳及鎳合金帶材；(2)在金屬基帶上沉積一層或多層氧化物隔離層，該隔離層一方面阻止金屬向YBCO中擴散，另一方面要求具有立方織構(gòu)，能夠誘導(dǎo)其上的YBCO形成織構(gòu)，隔離層材料的選擇要求晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)與金屬基底和YBCO相近，并且熱穩(wěn)定性好；(3)在隔離層上沉積具有立方織構(gòu)的YBCO涂層。
在以上三個步驟中，第二步最關(guān)鍵也最復(fù)雜。通常隔離層材料是氧化物材料。在氧化物隔離層制備中，通常隔離層的沉積或后熱處理在較高溫度進行，襯底金屬鎳易被隨意氧化而在表面形成(111)取向的氧化鎳層，其對YBCO(00L)生長極為不利。為防止隨意氧化，人們尋找了多種途徑。例如在含有還原氣體H2的氣氛中沉積或熱處理；在室溫或較低溫度先沉積一層穩(wěn)定性好、抗氧化性強的貴金屬如Pd作為第一層。還原氣氛的使用增加了氧化物隔離層制備的難度；貴金屬的使用增加了制備成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法。所制得的氧化鎳隔離層具有單一立方織構(gòu)，以滿足在其上外延生長其它隔離層并生長YBCO涂層的需要。
本發(fā)明在立方織構(gòu)金屬鎳表面氧化外延生長(100)取向的氧化鎳，人為控制氧化鎳生長，使其沿(100)取向生長，作為YBCO與金屬鎳之間的隔離層。
本發(fā)明的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法包括下述步驟(1)將具有高度立方織構(gòu)的金屬鎳片進行清潔處理，表面不留水跡、污漬；(2)清洗后的金屬鎳片置于1100-1250℃高溫爐中，空氣環(huán)境恒溫2-30分鐘；
(3)出爐冷卻至室溫。
在上述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法中，在所述的步驟(1)中金屬鎳片的清潔處理包括除油清洗，如用丙酮等有機溶劑去除表面油漬；拋光處理，如機械拋光或化學(xué)拋光，目的為改善金屬基片表面平整度，并露出新鮮金屬表面。
在上述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法中，在所述的步驟(2)中，優(yōu)選氧化溫度1130-1200℃。
在上述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法中，在所述的步驟(2)中，優(yōu)選恒溫時間3-20分鐘。
在上述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法中，在所述的步驟(2)中，氧化氣氛為空氣。
本發(fā)明提供了一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法。是以立方織構(gòu)金屬鎳片(厚0.05-0.15mm)為襯底，經(jīng)過清潔處理，在空氣中通過控制氧化溫度和時間而獲得立方織構(gòu)氧化鎳的一種方法。本發(fā)明操作方法簡便，工藝成本低廉，重復(fù)性高，周期短，適合大規(guī)模生產(chǎn)。獲得的立方織構(gòu)氧化鎳表面平整致密，適合于作為高溫超導(dǎo)涂層用隔離層的生長。
這種方法的優(yōu)點在于1.襯底材料自身氧化，無需其它材料，降低成本。2.氧化鎳與金屬鎳兼容性較好。3.由于是通過表面氧化處理，適宜大規(guī)模長帶，制備手段易連續(xù)。
本發(fā)明工藝方法有幾個需注意的地方(1)采用本發(fā)明方法生長高度立方織構(gòu)氧化鎳隔離層，首先要求襯底鎳基帶具有高度立方織構(gòu)。因為本發(fā)明利用的是表面氧化外延的原理，隔離層的織構(gòu)與襯底織構(gòu)密切相關(guān)。
(2)在所述的步驟(1)中，鎳基片的清洗要求做到表面平整、光亮清潔，這一點亦非常重要。若襯底表面粗糙，則氧化鎳層不致密，無法起到隔離層的作用。清洗的過程依據(jù)金屬鎳片的自身狀況。
(3)本發(fā)明工藝中，在高溫所用氧化時間較短，以防氧化鎳層過厚，增強脆性。不適宜Y系涂層導(dǎo)體。


圖1為采用本發(fā)明的方法生長的立方織構(gòu)氧化鎳θ-2θ掃描圖2為采用本發(fā)明的方法生長的立方織構(gòu)氧化鎳(111)掃描圖3為采用本發(fā)明的方法生長的立方織構(gòu)氧化鎳(111)極4為采用本發(fā)明的方法生長的立方織構(gòu)氧化鎳(111)2.5D極圖具體實施方式
實施例1將具有高度立方織構(gòu)金屬鎳片用丙酮進行超聲清洗除油，化學(xué)拋光使其暴露新鮮表面。去離子水超聲清洗去除表面殘留的拋光液。表面不留水跡、污漬。將其置于潔凈耐高溫盛載器上，放入1200℃高溫爐中。恒溫10分鐘，取出，冷卻至室溫。
實施例2將具有高度立方織構(gòu)金屬鎳片用丙酮進行超聲清洗除油，化學(xué)拋光使其暴露新鮮表面。去離子水超聲清洗去除表面殘留的拋光液。表面不留水跡、污漬。將其置于潔凈耐高溫盛載器上，放入1130℃高溫爐中。恒溫5分鐘，取出，冷卻至室溫。
實施例3將具有高度立方織構(gòu)金屬鎳片用丙酮進行超聲清洗除油，化學(xué)拋光使其暴露新鮮表面。去離子水超聲清洗去除表面殘留的拋光液。表面不留水跡、污漬。將其置于潔凈耐高溫盛載器上，放入1180℃高溫爐中。恒溫6分鐘，取出，冷卻至室溫。
實施例4將具有高度立方織構(gòu)金屬鎳片進行用表面。去離子水超聲清洗。表面不留水跡、污漬將其置于潔凈耐高溫盛載器上，放入1150℃高溫爐中。恒溫3分鐘，取出，冷卻至室溫。
上述實施例1中所產(chǎn)生的立方織構(gòu)氧化鎳θ-2θ掃描如圖1所示，為純c軸取向；在上述實施例2中所產(chǎn)生的立方織構(gòu)氧化鎳(111)掃描如圖2所示，掃描半高寬(FWHM)為7.5°。上述實施例3中所產(chǎn)生的立方織構(gòu)氧化鎳(111)極圖和2.5D極圖，如圖3、圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)將具有高度立方織構(gòu)的金屬鎳片進行清潔處理，表面不留水跡、污漬；(2)清洗后的金屬鎳片置于1100-1250℃高溫爐中，空氣環(huán)境恒溫2-30分鐘；(3)出爐冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法，其特征在于在所述的步驟(1)中金屬鎳片的清潔處理方法包括除油清洗及拋光處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法，其特征在于在所述的步驟(2)中，氧化溫度1130-1200℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法，其特征在于恒溫時間3-20分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法，其特征在于拋光處理為機械拋光或化學(xué)拋光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層的方法。它主要為采用一種簡單的操作手段，在立方織構(gòu)金屬鎳表面，通過氧化外延生長立方織構(gòu)氧化鎳隔離層。其方法是將具有高度立方織構(gòu)金屬鎳片經(jīng)清潔處理，將其置于1100－1250℃高溫爐中，空氣環(huán)境氧化3－30分鐘。在立方織構(gòu)金屬鎳表面獲得具有高度立方織構(gòu)的氧化鎳層。它主要用于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體隔離層。
文檔編號H01L39/00GK1609006SQ20031010168
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者楊堅, 劉慧舟, 古宏偉 申請人:北京有色金屬研究總院