项目名称: YBCO超导涂层厚度与其临界电流密度的关系研究

项目编号: No.51272250

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 古宏伟

作者单位: 中国科学院电工研究所

项目金额: 80万元

中文摘要: 第二代高温超导带材(也被称为YBCO涂层超导体)是液氮温区下超导强电应用的首选材料,已实现小批量生产,但每千安米带材的价格在300-500美元之间,极其昂贵,严重制约其大规模应用。提高其性价比的途径之一就是增加其中的YBCO超导涂层厚度,从而提高其载流能力。但大量的实验表明:当超导涂层厚度大于0.6μm后,随厚度的增加,临界电流密度Jc剧烈下降。目前,对Jc和超导涂层厚度的关系尚无系统性研究。本课题将在前期大量的超导涂层制备的基础上,采用化学溶液法和物理气相沉积法分别制备厚度在0.5-10μm厚的超导涂层,通过对比不同方法制备的、不同厚度涂层的微观结构和超导性能等,研究超导涂层Jc随微观结构的变化规律,及其与制备工艺的对应关系;通过在超导涂层中间引入10 nm厚的插入层松弛薄膜应力、改善薄膜质量,同时引入钉扎中心来探索提高厚膜Jc的可能途径,为二代带材的大规模工业应用奠定理论和技术基础。

中文关键词: 超导;薄膜;YBCO;临界电流密度;

英文摘要: Second generation high temperature superconducting (2G HTS) wire, YBa2Cu3O7-δ (YBCO) coated conductor namely, is a potential material for the superconducting power devices at the liquid nitrogen temperature of 77K and has been rapidly scaled up to routine pilot-scale manufacturing. However, the high price of 2G HTS wire in the range of $300 and $500 for every kA-m (Ic×length value) is a severe challenge for its large-scale practical applications at present. In order to enhance carrying capacity and achieve further market penetration, besides improving critical current performance in magnetic fields and the production throughput to reduce the cost/performance ratio, increasing thickness of YBCO film is also another important route. However, the plenty of experiments show that the critical current density (Jc) will usually decrease with the film thickness exceeding 0.6 micrometer. To our knowledge, there are less systematic studies on the relationship between Jc and thickness of film up to date. Based on our previous works on the YBCO coating conductors, the YBCO film with thickness ranging from 0.5 to 10 micrometer will be prepared by the solution-based metal organic deposition (MOD) and magnetron sputtering methods respectively in this proposal. By comparing the microstructure and superconducting performance of

英文关键词: Superconductor;Film;YBCO;Critical Current Density;

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