Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

Медь как материал текстурированной ленты-подложки

2009, Tом 6, выпуск 2
Тематика: ВТСП материалы 2-го поколения

Авторы из Японии недавно опубликовали интересный результат: ими получены образцы высококачественных ВТСП покрытий на текстурированных медных лентах [1]. Медные ленты давно уже рассматриваются как привлекательная альтернатива лентам из никелевых сплавов. Медь дешевле; не проявляет ферромагнитных свойств; образующаяся в медных лентах кубическая текстура острее, чем у никеля и его сплавов. К недостаткам меди можно отнести крайне плохие механические свойства и возможность реконструкции поверхности и закругления границ зёрен (grain grooving) при температурах, необходимых для осаждения буферных и ВТСП слоёв. Окисляется медь при более высоких давлениях кислорода, чем никель, но окисление идёт быстрее, так как слой оксида плохо задержи-вает кислород. С медными лентами в разное время работало несколько групп, опробовано несколько систем буферных слоев (см. таблицу 1). Получить хорошие слои на меди получалось пока только с использованием в качестве первого буферного слоя либо никеля, либо нитрида титана.

Таблица 1. Опробованные буферные слои на текстурированных подложках из меди и свойства ВТСП слоёв на них.

В работе японских авторов в качестве первого буферного слоя используется никель, осаждаемый электролитически. Этот процесс в целом проще вакуумных методов осаждения (применявшихся в [3-5]) и существенно дешевле. Осаждаясь электролитически из раствора, никель растёт эпитаксиально на поверхности меди, что использовалось и ранее [6-8]. Японскими авторами было сделано интересное наблюдение – при нагреве до 750°С в свеже-осаждённом слое никеля образовывались поры или вздутия, что, по-видимому, вызвано выходом газов, содержащихся в электроосажденном слое. Для предупреждения такого поведения оказалось достаточно часового отжига при чуть более низкой температуре, 700°С. Тонкий буферный слой никеля на поверхности меди является ферромагнитным, но отжиг при высокой температуре приводит к частичному растворению никеля в меди и практически полной потере подложкой ферромагнитных свойств.

Рис. 1. Сверхпроводящие характеристики лучших на сегодняшний день образцов ВТСП на подложках из текстурированной меди.

Пожалуй, основное преимущество меди, как материала для биаксиально текстурированных лент, состоит в лёгкости получения в ней кубической текстуры. После прокатки необходимая острая текстура реализуется путём отжига при 200°С, причем ширина пиков на полувысоте может быть меньше 4°, что существенно лучше значений, свойственных никелевым лентам [7, 9]. Интересным является также возможность получения лент с зёрнами, вытянутыми в направлении прокатки [7]. Благодаря этому, на пути сверхпроводящего тока встречается меньше границ зёрен и критический ток оказывается выше.

На медь также возлагаются надежды в связи с созданием проводящего буферного слоя – тогда сама подложка может служить шунтирующим слоем в случае перехода ВТСП в нормальное состояние. Отпадает необходимость в слое меди поверх ВТСП – повышается инженерная плотность критического тока. Несмотря на некоторые удачные попытки [3], этот подход, как следует из посвященного этой теме обзора [10], пока не получил распространения из-за технологических трудностей.

Для полноты картины надо вспомнить также работы по изучению сплавов на основе меди. Естественно, первоочередной задачей при выборе сплава является упрочнение меди. К сожалению, все добавки приводят к ухудшению текстурообразования, лишь в некоторых случаях (сплавы Cu-Ni, Cu-Mn) удаётся получить удовлетворительную текстуру с небольшим упрочнением сплава. Биметаллические ленты с использованием меди пока не исследовались. Опубликованные данные суммированы в таблице 2.

Таблица 2. Свойства сплавов на основе меди, для которых изучалось текстурообразование.

В заключение отметим, что все описанные тут работы были посвящены лабораторным образцам, в технологическом плане все усилия сегодня сосредоточены на сплавах Ni-W. Но нельзя сомневаться, что интерес к меди как подложечному материалу будет появляться снова и снова – слишком хорошей является текстура, реализуемая в этом металле.

С.В. Самойленков

  1. M. Tokudome et al., J. Appl. Phys., 104, 103913 (2008).
  2. C. Cantoni et al., J. Mater. Res., 18, 2387 (2003).
  3. T. Aytug et al., Appl. Phys. Lett., 83, 3963 (2003).
  4. T. Aytug et al., J. Mater. Res., 18, 872 (2003).
  5. N.A. Rutter et al., Supercond. Sci. Technol., 17, 527 (2004).
  6. Staller et al., “Electrodeposition of textured Ni on Cu (200) substrates”, International Work-shop on Coated Conductors for Application (CCA’06), S_02
  7. R. Nast et al., J. Phys.: Conf. Ser., 43, 357 (2006).
  8. Y.X. Zhou et al., Supercond. Sci. Technol., 18, 107 (2005).
  9. Ph. Gerber et al., Acta Materialia, 51, 6359 (2003).
  10. K. Kim et al., Supercond. Sci. Technol., 19, R23 (2006).
  11. Ch.P. Varanasi et al., Supercond. Sci. Tech-nol., 19, 85 (2006).
  12. S.S. Vadlamani et al., J. Mater. Sci., 42, 7586 (2007).
Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.