Способ получения пленок на основе иттриевого купрата

(51) 01 39/12 (2009.01) 01 39/24 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ для создания приборов на основе эффекта сверхпроводимости. Техническим результатом является ускорение процесса, увеличение однородности состава по кислороду и стабильности сверхпроводящих свойств в объеме сверхпроводящих пленок. Способ получения пленок на основе иттриевого купрата, включающий смешивание иттриевого купрата бария (5,00) мас. в виде частиц крупностью не более 0,07 мкм, циркониевого биалкоголята иттрия (0,01-0,02) мас.со спиртом(остальное) с помощью ультразвуковой обработки суспензии в течение 10 минут колебаниями 15-20 кГц, его электрофоретическое осаждение на металлическую подложку с последующей сушкой и термообработкой осадка при температуре 400-450 С в течение 1 - 2 часов.(72) Коробова Наталья Егоровна Лаврищева Анна Олеговна Исайкина Оксана Яковлевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ИТТРИЕВОГО КУПРАТА(57) Изобретение относится к способу получения толстых и тонких пленок, в частности к получению оксидных высокотемпературных сверхпроводящих пленок (П пленок), и может быть использовано 23786 Изобретение относится к способу получения толстых и тонких пленок, в частности к получению оксидных высокотемпературных сверхпроводящих пленок (ВТСП пленок), и может быть использовано дли создания приборов на основе эффекта сверхпроводимости. Известен способ получения высокотемпературных сверхпроводящих материалов состава 237- при ультразвуковом воздействии на суспензию иттриевого купрата в этиленгликоле в токе смеси газов кислорода и аргона (2/) при добавлении 4.510-3 моль 5. (Т. , В. . .-237-.(1958-1967),(1874-1925. В этом способе установлено воздействие ультразвука на равномерное распределение наночастиц оксида железа, на изменение морфологии поверхности частиц купрата иттрия и повышении температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Недостатками известного способа являются высокая энергоемкость процесса, необходимость сложной дорогостоящей аппаратуры и получение массивных образцов по керамической технологии, а не пленок на подложках сложной конфигурации. Известен способ получения высокотемпературных сверхпроводящих пленок путем смешивания иттриевого купрата бария с титановым биалкоголятом щелочноземельного металла со спиртом,электрофоретическое осаждение полученной суспензии на металлическую подложку с последующей сушкой и термообработкой осадка при температуре 400450 С в течение 2,5 - 3 часов (Патент РК 12044. Опубл. 16.09.2002, бюл.9). Недостатками известного способа являются высокая длительность процесса и невысокие сверхпроводящие характеристики плотность тока полученных пленок не превышает 1800 А/2. Задачей предполагаемого изобретения является разработка более экономичного по времени способа получения ВТСП пленок с повышенными характеристиками. Техническим результатом является ускорение процесса, увеличение однородности состава по кислороду и стабильности сверхпроводящих свойств в объеме сверхпроводящих пленок. Технический результат достигается предлагаемым способом получения пленок на основе иттриевого купрата бария, включающим смешивание иттриевого купрата бария с биалкоголятом редкоземельного металла со спиртом,электрофоретическое осаждение полученной суспензии на металлическую подложку с последующей сушкой, термообработкой при температуре 400-450 С, но в отличие от известного способа в качестве биалкоголята металлов используют биалкоголят циркония и иттрия, также перед электрофоретическим осаждением суспензию подвергают постоянному перемешиванию и обработке ультразвука, а термообработку проводят в течение 1.5-2 часов. Существенным отличием предлагаемого способа от прототипа является использование добавки циркониевого биалкоголята иттрия, а также ультразвукового воздействия на суспензию перед электрофоретическим осаждением. Перспективным считается применение металлорганических соединений в виде пластификаторов или наполнителей. В предлагаемом способе циркониевый биалкоголят иттрия после температурной обработки при 400450 С обеспечивает получение неорганической связки, которая позволяет получать плотные ВТСП пленки с высокими электротехническими характеристиками, а также повышает плотность и трещиностойкость образцов,оказывает упрочняющее действие на материал. Частицы алкоголятов металлоорганических соединений образуют на подложке буферный слой,что улучшает сверхпроводящие свойства и кристаллическую структуру пленок. В предлагаемом способе буферный слой образуют наночастицы биалкоголята иттрия и циркония,которые первыми осаждаются на металлической подложке под действием электрического поля при электрофоретическом осаждении. Известен эффект ультразвукового воздействия(УЗВ) на кристаллические материалы, в частности на сверхпроводящую керамику на основе иттриевого купрата бария, улучшающий ее физикомеханические свойства (Оковит и др. Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой ВТСП керамики в различных структурных состояниях //Вопросы атомной науки и техники. Серия Вакуум, чистые материалы,сверхпроводники,2004,6,с. 81-88). Использование ультразвукового воздействия на суспензию циркониевого биалкоголята иттрия приводит к релаксации внутренних напряжений, что при предложенных режимах обработки способствует повышению сверхпроводящих характеристик оксидных пленок. Также в предлагаемом нами способе ультразвук используют для перемешивания состава. Концентрация суспензии подобрана экспериментально и является оптимальной для ее стабилизации и перемешивания с помощью ультразвука, что приводит к равномерному нанесению покрытия на катоде. Заявляемый способ получения сверхпроводящих пленок состоит в следующем. Сначала получают алкоголятный комплекс, для этого в спирт добавляют алкоксиды циркония и иттрия и перемешивают раствор под действием ультразвуковых колебаний в течении 10 мин. Затем добавляют иттриевый купт бария. В результате получают суспензию, содержащую биалкоголят циркония-иттрия 0,01-0,02 мас. , иттриевый купрат бария 5,0 мас.(размер частиц неболее 0,07 мкм). Суспензию подвергают постоянному перемешиванию и обработке ультразвуком еще в течение 10 минут со стандартной частотой Ультразвукового Генератора 23786 Элекгрофоретическое осаждение осуществляют на катоде при напряжении 150-200 В/см в течение 1-3 минут при комнатной температуре и ультразвуковом перемешивании в том же режиме частоты. Циркониевый биалкоголят иттрия,адсорбируясь на поверхности ВТСП частиц,заряжает их положительно, и, взаимодействуя со спиртом при наложении электрического поля,способствует образованию на катоде равномерного по толщине осадка. Сформированный на подложке катоде осадок подсушивают, затем подвергают термообработке при температуре 400-450 С в течение 1,5-2 час. При этом получают высокотемпературную сверхпроводящую 23 пленку толщиной от 2 до 5 мкм. Пример 1. Обезжиренные образцы из медной проволоки погружают в электрофоретическую ванну с готовой суспензией при содержании компонентов изопропанол 94,98 мас. , купрат иттрия - бария 5,00 мас. , цирконат изопропоксида иттрия 0,02 мас Суспензию подвергают постоянному перемешиванию и обработке ультразвуком с частотой 15103 Гц в течение 10 мин. На погруженные образцы подают напряжение 200 В/см в течение 1 мин. при комнатной температуре и тем же режимом ультразвуковой обработки. Сформированный на подложке осадок подсушивают в микроволновой печи на частоте 2450 МГц с мощностью 600 Вт в течение 10 мин. с последующей термообработкой при температуре 400 С в течение 2 часов. При этом получают пленку со следующими характеристиками толщина 3 мкм,плотность критического тока 1900 А/см 2. Пример 2. Обезжиренные образцы из серебряной проволоки погружают в электрофоретическую ванну с готовой суспензией при содержании компонентов изобутанол 94,99 мас. , купрат иттрия - бария 5 мас. , цирконат изобутоксида иттрия 0,01 мас Суспензию подвергают постоянному перемешиванию и обработке ультразвуком с частотой 20103 Гц в течение 10 мин. На погруженные образцы подают напряжение 200 В/см в течение 3 мин. при комнатной температуре и том же режиме ультразвуковой обработки. Сформированный на подложке осадок подсушивают в микроволновой печи на частоте 2450 МГц с мощностью 600 Вт в течение 10 мин. с последующей термообработкой при температуре 450 С в течение 1 часа. При этом получают пленку со следующими характеристиками толщина 5 мкм,плотность критического тока 1600 А/см 2. Примеры получения пленок заявляемым способом сведены в таблицу. Таблица ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения пленок на основе иттриевого купрата, включающий смешивание иттриевого купрата бария с биалкоголятом редкоземельного металла со спиртом,электрофоретическое осаждение полученной суспензии на металлическую подложку с последующей сушкой, термообработкой при температуре 400-450 С, отличающийся тем что в качестве биалкоголята редкоземельного металла используют биалкоголят циркония и иттрия,также перед электрофоретическим осаждением суспензию подвергают постоянному перемешиванию и обработке ультразвуком, а термообработку проводят в течение 1,5-2 часов.