高温超导体层配置体的制作方法

专利名称：：高温超导体层配置体的制作方法
技术领域：
：本发明涉及高温超^^层配置体，该配置体包括至少一个衬底和一个织构化的(textured)緩沖层，该緩沖层允许高^^*(HTSC)层的织构化生长。
背景技术：
：緩冲层具有一系列不同的功能。首先，緩沖层旨在从织构化的衬^^可能完#完美地向待生长的HTSCM递织构，所i^只构化的衬tt示出尽可能最高程度的织构化。在该背景中必须考虑到，衬^双轴向被织构化到尽可能最大的程度，即秣争直于层且在层内处于轴向方向。高温超"f^沐的相应双轴织构化寸于实现高临界电流和高电流密JLA必需的。Jt^卜，緩冲层旨M皿抑制村底的^f可组分或污染物扩微HTSC层，因为这可斷氐高^^#的临界电流密度和/或多树临界电流，或者可破坏超导状态。另夕卜，緩冲层旨^t衬底和待生长的高温超务沐均显示出尽可能最大的粘接强度。緩沖层在制备和工作M下还必须显示出足够的积4^温度循环性质。jtb^卜，緩冲层应该允许在高加工iiA下尽可能最简单的、可重复的制备。另夕卜，緩沖层材^i应该在衬底Ji^示出良好的生长'M,该衬底可由金属或金属M构成。特别地，生长'&贫对织构传递的品质、生^在衬底上的格接强度和生M的均匀性铜艮重要，生"1^应尽可能无微^L、孔隙或者其它结构缺陷，并ilX异质相(foreignphase),例如因不完美结晶得到的非晶相、析出相、化学副反应产物等。jt(^卜，就其本身而言，緩沖层对HTSC层的生长4具有决定性的意义，其中必须再次考虑上述问题。至今，许多不同的材料已^UU作緩冲层材料，例如46H、定的氧^^(YSZ)，^ft锆缝例如锆酸4L锆酸镧等，钬驗例如钬酸锶，简单氧化物例如氧化铈、氧^4美等。为了满;u^复杂和苛刻的总錄求，并特别为保证高程度的织构传递和有效的扩散屏障，緩冲层由包含多种不同緩冲材料的层组合构成，有时为五个以上的层。例如，已经发mU乜铈(Ce02)非常适合作为待生长的HTSC层的衬底。然而，！Ut^仅形成不良的扩絲障，并且因此几乎不适于在金J^t底上直接生长。另夕卜狄现，为了获得IU樹的足够良好且快速的结晶，it^i^f、性^A例如合成气体(forminggas)(例如，具有约2-5^M、。/。的H2)在结晶步骤中是不^^适的。然而已证明，使用由纯氮构成的^A不适合用于金属村底，因为痕量的残留氡悉是以ppm的范围存在于气体中，因为这些痕量的氧会导致氧化，例如在4^杂的镍带材的情形中形成高度稳^JL有害的镍鴒氧化物。因此，通置体。、、5'、"一z一，一然而，口緩沖材料的几个层在工艺工程方面是处杂的，并JL^地降低了制备功能性HTSC层配置体的整个过程的制^JL，因为^^口^"层緩冲材料^、在^^]化学溶必;^P、(CSD)淑口另夕卜层之前，退火步骤是必需的。因而，制备HTSC层配置体的^^艮大程yUi絲于緩沖层的形成。然而，4狄由常M^料制成的单层緩冲层尚不足以满足复杂的总体要求。itW卜，还需要在高温超"f^层的均勻性和织构方面进一步提高高温超"f^层的品质。另一方面，施加多个緩冲^^目反作用，i^A不言而喻的，因为重复的新生长过程导^LL述的生长和结晶问题，i^J:g对HTSC层的均匀性产生负面影响，这也导致织构从衬^t到HTSC层的传递劣化。尽可f^，还特别有待由如下的HTSC层配置体满AJi述要求，其中可以通过化学溶私W^来制4ll沖层和/或HTSC层。由于緩冲层和HTSC层的热形成期间的相关过程，还必须对这些层的制备提出特歹M"求。特别地，层形成和结晶的动力学才MUi不同于通过物理方法例如乐辦'^b冗积(PLD)、热共蒸发(TCE)、金^^M匕学^i目^^、(M0CVD)等制备这些层的要求。
发明内容本发明旨在提l种高温超，层配置体，该配置体在^t底上显示出良好的生长'^t，该配置体可由尽可能少的独立层ia^，并JJL许尽可能简单^"m生长HTSC层。这个目的由^lt权矛J^求1所述的HTSC层配置体解决，其中至少一层緩沖材料由稀土元素铈氧化物构成。意外的是，这提供了具有良好的扩散屏障性质的层，该层在^t底Ji^示出良好的生长'li^以^^所i^上^f地生长HTSC材料并将高程度的织构传递到HTSC材料，并且可以在没有不希望的异质相的情况下制备该层。这使得能够制^f5l具有一个緩冲层并满足非常高要求的HTSC层配置体，该緩冲层可另外由化学溶&冗积制备。而且，可以制备高品质的緩沖层，即4吏具有相对高的层厚度。由A4权利要求得到进一步的改善。稀土元素和/或铈可以部分^l皮取代。关于独立的层，可进行完全取^^形成化学计量比的(有序的)改变，或形成非化学计量比的(均匀的)混合晶相。稀土元素铈氧^^可以是二/t^多元氧^^,该氧化物还可以显示出另外组分，例如ij^金属稀土元素铈氧化物，过渡金属稀土元素铈氧化物，或者它们之间的混合形式，例如i^金属it)度金属稀土元素铈氧化物。稀土元素铈氧^f緣^i^Sl^示出稀土元素作为金属。稀土元素铈氧^^可显示出两种或更多种不同的稀土元素(除了铈)，其中(稀土元素/稀土元素)铈氧4緣，稀土元素(铈/稀土元素)氧4緣或(稀土元素/稀土元素)(铈/稀土元素)氧化物可作为均匀';^^晶相存在，其中稀土元素和/或铈可因》bfet匕独立地被其它稀土元素取代。在上面所提到的化合物中，稀土元素可以是选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Y和Yb中的一种或多种金属，特别是La、Sm、Eu、Gd。特别^，稀土元素完全是La，或含有La作为稀土元素。稀土元素和/或M部分i^皮其它过渡金属取代，例如第一、第二和/或第三副族的过渡金属，特别是^^二和/或第三副族的金属，特别是选自Hf、Zr、Ta和Nb，特别是Zr或Hf中的一种或多种金属所取代。合适时，上述氧化物中的稀土元素和/或过渡金属及可能的铈，也可to匕独立地^Jj^金属部分itk^代，例d^链自碱金属、#金属、第三A^r属中的一种或多种金^^代，或^^皮第四或第五主族的金属或半金>1^代，例如Rb、Cs、Sr、Ba、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Bi、As、Sb、Se或Te。稀土元素铈氧4杨可具有通式RE2+xCe2+yO"其中-2<x,y<2,^Li^-l《x，y<1或-0.5<x，y<0.5。事实上M的是如果x《0，则yX)，且如果y《0，则xX)。>f^i^，在每种十树中，x=-y。x，y可toM虫立地为0。可以是x+"±3，而3可以是<0.5至1，她<0.2至0.3或者是<0.15至0.1。如果3小于0，则阳离子晶格可显示晶格空位；如果3大于0，则间隙位置，例如八面体间隙，可被另外占据。特别地，3可以等于0。RE是选自La、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或多种稀土元素，特别A^口、选自La和Ln(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)中或者只选自Ln。特别地，在每种情形中，Ln可为选自Ce、Nd、Sm、Eu、Gd和Yb中的一种或多种金属。z的值确保中性电荷平衡。如^it用，可以为5""或7""，特别地z-7。緩沖层材料可以是具有通式RE2—xCe2_y07±2z的稀土氧化物，其中0<x，y，z<1，其中RE是一种或多种稀土元素，且其中RE和/或Ce可以部分^tk^皮取代。RE和/或Ce可以fc匕独立地被金属M部分^t代，^ir属M^i选自过渡^r属(除了稀土元素)和包括Zn的主^r属中的一种或多种金属。在每种情形中，M可以是选自第一、第>/或第三副族的过渡金属中的一种或多种金属，选自第二和/或第三副族的i^度金属中的一种或多种金属，在每种'f辨中排,系元素和钶系元素。^i4^，M;l二价到五价，或者三价到五价，特别是三价到四价或四价到五价的一种或多种金属。如果M;l^^r属，则它们M具有相同的化合阶，他逸3、4或5。因而在每种情形中，M可以是选自Sr、Ba、Ga、In、Tl、Sn、Pb和Bi，或者As、Sb、Se或Te或钽、铌、4^#"中的一种或多种金属。特别地，M可以是选自铪、锆、钽和铌中的一种或多种金属。在式RE2+xCe2+yMvOz中，可以是-2<x，y，v<2，<x，y，v<1或-O.5<x，y，"0.5。此处舰的十姊是，x+y+v=±3,其中3<0.5至1，舰<0.2至0.3或<0.15至0.1或0。特别地，y可以等于-v,其中x可以独立地或同时地等于0。这同样可适用于式RE2+XCe2+y(X的情形中，其中x可以等于-v,且y可以独立地或同时地等于O。RE可选自JiiL指出的元素，特别是La和/或Y。z的值确保中性电荷平衡。如^it^),可以为5""或7""，特别地z-7。稀土元素铈氧4緣也可以具有通式LnV丄n〃xCe2-yMvOz,其中(Kx，y，v<2，to(Kx，y，v<l，其中z可衬5到8之间，她6至8，并且其中的Ln'和Ln〃是toM虫立的稀土元素，并且M;Uii^斤限定的。可以是V7。特别地，M可以是四^T^r属。Al^t，Ln;i镧系元素例如Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Er、Yb或Lu，但是排除Ce。M可以选自上文中所指出的那些，例如第二或第三副族的金属，包括其组合。M可以是Hf、Zr、Ta和Nb，包括其组合。但特别地，y也可以等于0。z的值确保中性电荷平衡。如絲用，可以为5<z<8或7<z<8,特别地z-7。特别地，稀土元素铈氧^^可以具有通式(La，Ln)2Ce207(特别当Ln-Nd、Sm、Eu、Gd、Yb，包括其组合)，其中La可以被钇部分或完全取代。参照总金属^f:,稀土元素铈氧^緣(包括Jiil中狄的改变)可包含>5至10原子％或>15原子％的Ce,优选>20至30原子％或>40至50原子％的铈。每种情形中参照总金属舍量，铈的^*可以为<95原子％或者<80至90原子％，或者<60至70原子％，并JLit当时，<40至50原子％或者<30原子%。除铈以外的稀土元素(RE)的舍量，特别是La的含量，可以为90原子％至10原子％，其中可存在一种、两种或更多种稀土元素。每种f"W中参照总金属含量，稀土元素的舍量(排除Ce)，特别是La的含量，可以是<95原子％或者"0至90原子％，或者"0至70原子％，并ilit当时，<40至50原子％或者<30原子％。稀土元素的含量(排除Ce)，特别是La的含量，通常可以是>5至10原子％或>15原子％，>20至30原子％或>40至50原子％。如果除了镧ii^在另外的稀土元素(排除Ce),则La:RE(排除Ce)的比率可以在l:10到10:l的范围内，特别在l:5到5:1或1:4到4:1的范围内，^i^l:3到3:1或1:2到2:1的范围内，特别^it^2:3到3:2的范围内或约1:1,M限于此。M地，在^r种tW中La的舍量(以原子％)大于其它稀土元素(排除Ce)的舍量。Ce:稀土元素(排除Ce)的原子比率，特别是Ce:La的原子比率，可以在1:10到10:l的范围内，特别在l:5到5:1或1:4到4:l的范围内，絲在l:3到3:1或1:2到2:l的范围内，特别^i^2:3到3:2的范围内狄约l:1。总之，参考总金属^i:,包,在内的稀土元素^*可以是>20至30原子%、>40至50原子％或>60至70原子％、或>80至90原子％，并JLit当时，>95至约100原子％。緩沖层材料中通常可显示出与氧^t有关的相狄。例如，在上文中提到的4b^7中，z可以在0到l之间变化，特别对于理想的式RE2+xCe2+y07h，也包含JiiL彬ij的歧，特别是式(La，Ln)2Ce2(U;适当时，氧晶M可以是亚化学计量比的，即z可以小于0，^EM不小于-1。9稀土元素铈氧化物可以例如以NaCl、萤石、，石、钾4i^户或GdFe03结构而结晶，可能包含NaCl、萤石、；^5、钙钬矿或GdFe03结构的有序超结构。緩沖层材^选以萤石结构、皿石结构而结晶，或适当时，以另一种萤石超结构而结晶，因jtb^退火过程中相形成和/或结晶^t得更决，并且可以获得具有更好性质的层。不言而喻，参考层配置体的层平面中的晶格常数，并徊￡当时考虑超结构，可以选择其它组分的舍量，使得能够获得緩沖层材料的晶格常数与衬底和/或HTSC材料的晶格常数的最优匹配。例如，在每种+賴中参考层配置体的主平面中的HTSC材^HNt底的晶格常数的平均tof值，緩沖层材料的晶格常数可至少近似处于衬底和HTSC层的晶格常数的中间范围，例如具有<±5至8%或者<2至3%或者<0.75至1%的偏差，其中，在舰构的tW中，同样适用^^调整为衬;114^元的緩沖层材料的晶格常数。织构化的緩沖层可包含至少一种另外组分，该组分形成均匀混合晶相并且是第一副族的过渡金属和/或在《1600'C的退火温度下与M氧化(oxidic)緩沖材^h^成至少部分溶体。作为另夕卜组分与緩冲层材^成均匀^給晶相的结果，制备的緩冲层可显示出非常小的孔隙率、或几乎没有孔隙率以及极小的粗乾复，并且可以按高紧密度和几乎没有IUiJ!i制备。而且，可以通过化学溶液沉积法(CSD)制备这种类型的緩冲层。特别地，稀土元素铈氧化物层可显示出形成均匀混合晶相的另外组分。作为另外组分的结果，在制M冲层期间可以形成至少部分熔体，意味着在随后的退火处理中可发生緩沖层材料的至少部分再结晶，其中至少在某些区域内形成中间^目。在这个过程中，衬底的织构可被传递到緩冲层，从而最终传递到htsc层，远优于^^]不具有该另夕卜组分的緩冲层材料的十姊。j^卜，可制备具有显著减少或几乎没有孔隙率和孩说纟丈的緩冲层，并且该层还比常M^更平滑。结果，M冲层上生长的HTSC层可以同样非常平滑和均匀，即几乎没有妨^￡导连续性的孔隙或其它区域，例如孩说故。还改善了织构传递。jtWh緩冲层上的生长缺陷M明显的减少，例如可出tt常M冲层的孔隙区域中并可导致HTSC区域具有不同的晶向。这种HTSC层可显示出提高的物理和才;L^性质，特别g在于超导性质方面，例如临界电流密度和绝对临界电流Ic,因此，还可以制备具有改善比质的电子HTSC器件。衬底她为织构化的，特别是W由织构化的，即垂直于其上生长HTSC材料的层平面，以及处于层平面内的方向，例如在带材状衬底情形中为条带的纵向方向。衬底可以是带材状,也可以具有不同的凡复，例如为较等距的(isometric)层的形式。緩冲层通常由氧化物陶资材料或金属氧化物构成。M地，另外组分与緩冲层材料在1600-500。C、1400-600。C、1250-700。C或1100-800'C的温度范围内形成仅部分熔体，使得緩冲层材料的'^目和固相彼jtb^"存，或几乎均匀或完4^iiki^化。特别地，可以选择另外组分及其貞冲层材料中的浓度，使得在《1300。C至1400。C，他^O100r至120(rC或《90(rC至100(rC下进^i^C^:理时形成至少部分熔体。不言而喻，必须选M火温度，使得緩冲层材料不^^任f可不希望的组分分解或挥发，并且衬底不因例i彿成不需要的相或衬底织构的有害改变而受到损害.可以M沖层材料中以如此的浓度使用另外组分使#^^<1500。C至1600'C的退;Ut理期间，以及^ii一步^P到例如《800。C至900t:、<600匸至700'C、《40(TC至50(rC、200。C至30(TC或^p到室温，或^Hp到约70-80开尔文以下的更j&显度期间，不因例如相变而形成非晶相或混合相，而且均匀的固体';^^晶相在低于退火温度时g示出长期稳定性。含有另外组分的均匀混合晶相在室温和/或HTSC材料的工作温度下可显示出长期的动力学稳定性，并且其^Ui^l:理(JJi文)到HTSC材料的工作温度的温度范围内fti^也是热力学稳定的，使得不会^-分离过考#(^斤、非晶相析出、或其它相变化。^i^，形成均匀混合晶相的另外组分是第一副族的一种或多种金属，例如Cu、Ag、Ti、V、Cr、Mn或Zn，特别优选Cu和/或Ag,或者包^it样的金属。适当时，也可4狄Fe、Ni和/或Co，尽管因它们的^^具有磁性而不被to。特别^铜和/或银。在每种tW中，上^t)度金属可被单独^^或组^f^J，例如铜与上述一种或多种其它金属组合。适当时，另外组a可以包含其它金属作为替代或补充，例如来自i^ir属的一种或多种金属，如碱金属和/iU4i金属，第三、第四、第五或第六M的金属或^r属，只要它们与緩冲层材料形成均匀的混合晶相，该均匀的混合晶相在《1600。C或上述温度下的退;^t理期间形成至少部分熔体，并JL^较^^显度下特别是在上述温度下不^jK^可相变或其它相的析出，包括形成非晶柢另外组分m以氧化物的形A^在，与緩冲层材，成';^^氧化物，iiE可通过前体引入另外组分。^it^，另外组ii分主要或完全以大于0的中间氧化态或^IU匕态而存在，例如以1、2、3或4的氧化态，他选1至3，或者1或2的氧化态，只要该氧化态;IA够稳定的。特别地，铜可以按Cu(I)的形式存在。jH^卜，另外组分应通常不具有扩散进htsc层并导致其才A^口/或物理'^t(有害)变化的显^^势或^f可趋势，特别是斷氐临界电流密度和/或绝对临界电流。参照緩沖层的总金属舍量，至少一种另外组分或另外組分的组合可以按至多40原子％的浓度存在，或适当时以更高的浓度存在，只要与緩冲层材科形成均匀的混合晶相，to该緩沖层材料在低于上迷退火温度下也是稳定的。在每种I"W中参照緩沖层材料的总金属衬，另外组分的存在浓度可以是>1至2原子％或>3至5原子％，优选>7至10原子％。参照援沖层的总金属含量，%，或适当时<20至25原子％。緩沖层可由多个独立的层构成，^^层的组成可以不同，例如关于緩沖层材料、铈含量、另外的#^元素和/或形成^^相的另外組分的^*或物类。然而，独立的緩沖层也可以至少基本上E示出相同组成，例如用于制4^的緩冲层。可以将舍有另外组分的混合晶相緩沖层直接;^口在衬底上。适当时，还可该，层不作为緩冲层，^^用于调制(pr印are)衬底表面。它通常由许多隔离的岛状结构《赋，并且不f沐狄够的扩储障。作为替代或补充，在由几个层组成的緩沖层中的另夕卜组分与緩沖层材^W成混合晶相，其可以形成邻接于htsc层的层。緩沖层的其它层可以是不显示出形成^^晶相的另夕卜组分的常m冲层。适当时，也可以提供几个本发明的緩冲材料层，每个层具有形成^^相的一种或多种組分，其中在独立层中存在不同組分或不同浓度的組分。为了形成包含几个层的緩沖材料层，例如緩沖材料可以按溶剂皿液的形a加于各自的衬底，并且部分或完4^除去溶剂。适当时，继之以热处理。在这之后，可;^>相同或不同组成的另外緩冲材料层。在形成所有的緩冲材料层^进行退火处理以产生氧化物陶资緩沖材料；适当时，在退^t理^还可^口另外的緩沖材料层。可以部分或完4^除去溶剂，并JL^^緩沖材料层^进行的热处理期间，以前体形^^口的緩沖材^分或完全分解。可仅以一层形^^发明的緩冲层，例如在化学溶^;冗积(CSD)的情形中通过只施加一次緩冲层材料的溶液，这意味着在热预处理和退火之后可以;^口HTSC层。然而适当时，本发明的緩沖>^^可以口于另外的緩沖层，例如简单、二元或多天泉化物的层，特别是稀土氧化物，例如^口在氧^^层(Ce02，其中氧也可以是亚化学计量比的)、稀土(RE)/稀土(RE)氧化物层或稀土(RE)/it)度金属(TM)层(例如m酸盐层，稀土锆酸盐层，过渡金属铈H/f緣层)上，它们可显示出La2Zr207+x、RE2Zr必+x或1￥^2(^的纟試，其中(Kx"，其中这些衬M可含有用于形成均匀濕合相的另外組^^如铜。顺便捲L,所i^可被取代，正如上文关于本发明的緩沖层所述，以此用于参考。特别地，在每一清形中，独立的緩冲层可由相同材^M成。緩冲层材料可以^r属有机前体的形^加，例如P-二酮化物，特别是乙酰丙酮化物、乙酸盐、^^羧酸盐等。通常可以^^I含有以下物质或由其组成的合iti^剂酮例如丙酮、一种或多种醇、一种或多种羧酸，但不限于此。特别可使用CrC8、CrC6或C3《羧酸，其中每种可具有直M支链，还可以特别是丙酸和/或新戊酸。适当时，上i2l^剂也可以toti且合而^^。有才Ai^剂可鉢是无水的。特別M地，以碳^JJ旨的形式使用緩沖层材料，该碳a基酯显示出l-10、M2-8或3-6个C原子，例如以丙酸酯或新戊^S旨(pivalonate)的形式。碳^4酯通常可具有直絲支链，或适当时是环浙的。还可以以水溶液形^yra緩沖层材料。特别地，合适的水溶性盐是硝酸盐、羧酸盐特别是乙酸盐、柠m盐或酒石酸盐，独立或组^<吏用。水溶液的pH值可设置为4-8,M5-7或6-7。溶液^ffci^嫂冲，特别是通过可热分解的或可热挥发的緩沖剂，特别是城铵盐。可至少部分^i^^^中进行使緩冲材料结晶的退;^l:理，例如在合成气M者具有至少相^^^能力的其它合适气体，其中合成气体(N2/H2)可含有0.1至15%或至多20%、0.2至10%、0.5至5%或1至5%，例如约3%的H2(每种情况中均为体积百分比)。还可以通ii^非还原性气氛中的退;Ut理而制^^有稀土元素饰氧4匕物、并^JL接^^在衬底上的緩沖层，例如在纯氮或其它惰性气体中。才情况，还可以将其施加到多层緩沖材料涂层的其它或所有緩冲层上。如^1沖材料的中间层(该中间层位于緩沖层和衬底之间)上^P含有稀土元素铈氧化物的緩冲层，那么可通过te原性气氛中例如在合成气体中借助于退火处理来制絲冲层；才娥情况，还可以将其应用到本发明的其它或所有緩沖层的制备中。通常，可以在非ii^性^A中制备单个的緩冲层，并且可以在还原性气氛下制备HTSC层配置体的相同緩冲层结构的其它緩沖层。才娥本发明制备的緩沖层或沉积在它们之上的HTSC(高温超导沐)层或者it^者，均可显示出>0.5MA/cn^的临界电流密度，例如在0.5-2.5MA/cm'的范围或者在0.5-1.5MA/cm'的范围或至多2MA/cm2。因而临界电流密度可为>0.75MA/cm2或^lMA/cm2。可以进^ii;^t理，使#^有另外組分的緩沖层具有<25%至30%、<15%至20%、或"％至10%的孔隙率，或者该层至少Jj^上无孔隙。可以进^iE级理，使#^有另夕卜组分的緩冲层显示出在1x1]Lim2的面积上测定的《2.5至2nm、优选<1.6至1.8咖或<1.2至1.4nm，特别M《1.0至0.8nm的RMS净1^(均方才Wil)。;^oM冲层上的高温超^^可以是稀土元素铜氧化物，特别是稀土元素#金属氧化物，其中to匕独立地，稀土元素可以是钇，及/^i金属可以是钡。不言而喻，特别地，稀土元素如4沐/iU^i金属如钡，可以部分^M皮其它金属例如其它稀土元素iU^金属所取代。特别地，HTSC材料可以是Y-Ba"Cu氧化物(YBa2CuA)或Bi-Sr-Ca"CulU緣。对于本发明，术语"高^^將"通常意指具有>77开尔文的超导转变温度的超^#，然而^ii当时，其它陶瓷(氧化)超^Wt常也可;^M^冲层上。緩冲层通常可显示出0.02-2jum或通常Ojum的厚度，M限于此，适当时，可在O.l-ljum、0.l-0.5jnm或0.1-0.3Mm的范围内。衬底的厚;tA不受限的，只要它負^示出足够的才咸强度。村^l"度可以在5-1000jam、10-500pm、25-250|im或50-100iim的范围内。可以在^HvM^^^i^沖层生长的材料，M具有岛状结构。HTSC层可显示出X).05jLim、特别是在0.1-50jum或0.25-10jum、舰0.5-5jum范围之间的厚度，M限于此。村底可以是合适的金属或合金，例^^镍合金，如，杂的镍(例如含有5-10原子。/。W的Ni)，哈司特;^尹M(Hastelloy)等。然而适当时，衬底也可以是陶资材料。M实施方式在下面才Nt实际的实施例i兌明和解释本发明的实施例。在具有#(integrated)干燥工段的连续带材涂覆系^Ji，通iii是;^加所有涂层。然而，也可以使用其它液体涂覆方法，例如印刷方法如喷墨印刷或丝网印刷、喷涂法、通过毛细管或狭^t嘴的涂覆或者射ri^覆方法。所有实施例中，对于lcm宽的带林牵4iiiJbil0m/h。在所有'〖辆中^^的衬底带材是錄向專Li^只构化的镍带材，所述带材具有5原子。/。W和80jjm厚度。制备的每种涂覆溶液均为10ml。在结果表格中汇总了全部结果。实施例l:铈酸镧从乙酸镧和乙酸铈以1:1的原子tML丙酸中制备0.4摩尔溶液(对于La)^^转式蒸发器中蒸发到二分^:一，并再次用丙酸补足。用溶液以10m/h的速^t接M续^^涂金属带沐具有5原子。/。W的Ni),并在干燥^，该层在合成气体(含5。/。ft的N2)中在IOOO'C下于1小时内结晶。实施例la:铈酸镧賺层使用相同的方法，对实施例1所得涂层的局部进行第二次涂覆、干燥和结晶，#100%氮中进行热处理。实施例2:铈酸镧将硝酸铈和硝酸镧(金属比率1:1)以1:3比率(总4r属离子柠微)溶解^^^中。加入絲水以制备pH值为6的0.2摩尔溶液。根据实验的总体描述，将溶加到衬底带材上，该衬底带材事先已0了两樣酸镧层。在30^4中内，在20(TC下在空气中进^^燥，在30^^中内，在900匸下在合成气体(含5。/。H2的N2)中进4tit线理。实施例2a:铈酸镧樣层^J^完全相同的方法，对实施例2所得涂层的局部在合成气体中进行第二次J^覆、干#结晶。实施例3:铈酸镧将丙酸镧、丙酸铈和丙酸铜以9:9:1的摩尔比溶解在丙酸中，以^J^得150.4摩尔的ilL液(对于镧)。^、实验的总賴述，将溶^Jl接;^口到金/l^底带材上。在10^4中内，在120。C下在空气中进^"f燥，在20^^内，在950。C下在合成气体(含5。/oH2的N2)中进^ii;^:理。实施例4:#^镧(参比实施例)将丙酸镧、丙酸#丙酸铜以9:9:1的摩尔比溶解在丙酸中，以侵荻得0.4摩尔的i^液(对于镧)。^、实验的总频迷，将溶_接^>到金>|^底带材上。在10^^中内，在12(TC下在空气中进^^燥，在20^4中内，在1000'C下在合成气体(含5%H2的NJ中进^ii;Ut理。实施例4a:锆酸镧^i^层(参比实施例)^JU完全相同的方法，对实施例4所得涂层的局部进行第4涂覆、干燥和结晶。随后，所有緩沖层都涂覆标准HTSC层。出于此目的，在无水甲醇中制44乙、钡和铜的三氟乙酸盐(金属比率为1:2:3)溶液。在连续涂覆系统上以8m/h的牵4ii4Jl进行凃覆。在30^4中内在空气中进行干燥，并錄2小时内在190-400°(:温度下继^>乂高温分解(空气，露点20°C)。在1小时内在400-790。C下和在l小时内在790'C下(氮中含100ppm的氧，露点20°C)进行反应和结晶。在氧加载(450'C，1小时，100%氧)^^后进4亍冷却并在感应测量系统(Cryoscan，Messrs.T朋VA)上测量临界超导性^IL在280nm厚的超导层上测定临界电流密度。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>权利要求1.用于制备高温超导体层配置体的层配置体，该配置体包含至少一个衬底和由氧化材料形成的一个织构化的缓冲层，该缓冲层允许高温超导体的织构化生长，其特征在于至少一层的缓冲材料由稀土元素铈氧化物构成，其中含有的稀土元素是镧，且其中参照总金属含量，铈含量为5原子％至95原子％Ce，并且除铈之外的稀土元素(RE)的含量为95原子％至5原子％。2.根据权利要求1所述的层配置体，其特征在于还^^有选自Nd、Sm、Eu、Gd、Y和Yb中的一种或多种金属作为稀土元素。3.才娥权利要求1或2所述的层配置体，其特征在于緩沖层材料是具有通式RE^Ce2+A的稀土氧化物，其中-2〈x，y〈2,而RE是一种或多种稀土元素，z实现中性电荷平衡。4.才娥权矛澳求1-3之一所述的层配置体，其特*于稀土元素或铈或它们二者部^M腿自Hf、Ta、Zr、Pb、Nb中的一种或多种^r属所取代。5.才娥权利要求1-4之一所述的层Si置体，>^##于参照总金属^*,稀土元素铈氧4膽含有>25原子％的Ce或>25原子％的La或者>25原子°/。的Ce和>25原子％的La的组合。6.才,权岸'漆求1-5之一所述的层配置体，MM于稀土元素铈氧^^以萤石结构而结晶。7.才娥权矛漆求1-6之一所述的层配置体，^#棘于緩冲层材^^有至少一种另夕卜组分，该另外组^成均匀》V^晶相且^一副族的i^度金属，或者与氧^^冲材料在《1250至1600。C的退火温度下形成至少部分熔体，或者这两种情况皆有。8.才娥权利要求7所述的层配置体，其特征在于过渡金属是铜或4Ml它们二者的组合。9.才娥^U'J要求7或8所述的层配置体，其特征在于参照緩沖层的总金属含量，所述另外组分以至多40原子％的浓度存在。10.才Mt权利要求1-9之一所述的层配置体，其特#于该配置^￡包^^冗积在所*冲层上的高&^|^^层。11.才M^权利要求1-10之一所述的层配置体，^##于位于衬底和HTSC层之间的緩冲层表现为两个或更多个层，每一层由稀土元素铈氧化物组成，适当时，该稀土元素铈氧化物在每层中可不同。12.才权利要求1-11之一所述的层配置体，，征在于緩沖备(5l由显示出形成均匀》V給晶相的另外组分的层构成。13.才,权利要求1-12之一所述的层配置体，^#*于緩冲层只具有单层设计。14.用于制^M^U'J要求1-13之一的层配置体的方法，其中向衬^i口能使高温超*织构化生长的织构化的緩冲层，其特征在于至少一层緩冲材料是从稀土元素铈氧^緣制备的，其中镧^t^作稀土元素，且其中参照总金属含量，铈^fr在5原子。/。至95原子。/。Ce之间。15.才Mt权利要求14所述的方法，M征在于制M冲层，使得稀土元素或铈或它们二者部^(M皮取代。16.才Mt权利要求14或15所述的方法，其特M于緩沖层材^H皮制备为具有通式RE^Ce2-y07A的稀土氧化物，其中(Kx,y，zO，其中RE是一种或多种稀土元素，并且RE或Ce或它们二者可部^M皮取代。17.才,权利要求14-16之一所述的方法，^#棘于在村^_11直接口含有稀土元素铈氧化物的緩沖层，或者该緩冲层被形成为有待在其Ji^加HTSC层的衬底层。18.4Mt权利要求14-17^>"所述的方法，M4i^于通过4匕学i^^^DlK(CSD)制*冲层。19.^^权利要求14-18之一所述的方法，其特征在于通itit^h理制备含有稀土元素铈氧化物的、且直接口在衬底上的緩冲层，MM在于在非20.才M^WJ要求14-19之一所述的方法，^^4i4于M沖材料的中间层Ji^含有稀土元素铈氧化物的緩冲层，该中间层位于緩沖层和衬底之间，^ft4iEii在于通过还原性气氛中的退;^理制M冲层。21.##权利要求14-20之一所述的方法，^#棘于位于衬底和HTSC层之间的緩沖J^示出每层由稀土元素铈氧^^构成的层。22.才^权利要求14-21之一所述的方法，^##于制4^冲层或^^在其上的HTSC层或它们二者，使其显示出>0.5MA/cm2的临界电流密度。23.##权利要求14-22《—一所述的方法，^4t征在于4M形成均匀混合晶相的至少一种另外组射'j械冲层，并且该另外组分^一副族的逸度金属或与氧"f爐沖材料在<1250至160(TC的退火温度下形成至少部分熔体或者这两种情况皆有。24.才娥45U']要求14-23之一所述的方法，絲絲于制械沖层，使其具有<25%的孔隙率或<1.8nm的RMS津J^il或两者皆有。全文摘要本发明涉及包含至少一个衬底和一个由氧化材料形成的织构化缓冲层的高温超导体层配置体，所述缓冲层允许高温超导体织构化生长。令人惊讶地，适当时，可以在仅一次涂覆操作中用稀土元素铈氧化物形成的缓冲材料层制备均匀缓冲层，所述缓冲材料包含镧作为稀土元素。缓冲层材料可以是由通式Ln′_2-xLn″_xCe′_2-yM″_yO_7±z表示的稀土氧化物，且0≤x，y，z≤1，其中Ln′和Ln″是彼此独立的稀土元素，并且M″是三价或四价或五价的金属。文档编号H01B12/06GK101546630SQ20091013878公开日2009年9月30日申请日期2009年3月27日优先权日2008年3月29日发明者M·贝克尔,O·布伦卡尔申请人:Z能源电力有限公司