Polycrystalline target of high temperature superconductor based on mixed rare earth oxides, barium and copper optimized for deposition of superconducting layers by pulsed ion deposition
The result's identifiers
Result code in IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F25620312%3A_____%2F21%3AN0000001" target="_blank" >RIV/25620312:_____/21:N0000001 - isvavai.cz</a>
Result on the web
<a href="https://upv.gov.cz/" target="_blank" >https://upv.gov.cz/</a>
DOI - Digital Object Identifier
—
Alternative languages
Result language
čeština
Original language name
Polykrystalický terč vysokoteplotního supravodiče na bázi směsných oxidů vzácných zemin, barya a mědi optimalizovaný pro nanášení supravodivých vrstev pomocí pulzní iontové depozice
Original language description
Technické řešení se týká polykrystalického materiálu vysokoteplotního supravodiče na bázi směsného oxidu mědi ReBa2Cu3O7-d (ReBCO, Re = Y, Gd, Sm, Nd, Eu) s vysokou hustotou. Supravodivost materiálů je jev, při kterém materiály vykazují neměřitelný elektrický odpor a zároveň supravodivost významně ovlivňuje magnetické vlastnosti látek. Vysokoteplotní supravodivost, je jev, kdy k supravodivosti dochází za vyšších teplot (tzv. vysokoteplotní supravodiče), u těchto materiálů je teplota supravodivého přechodu obvykle nad 70 K. Mezi vysokoteplotní supravodiče patří různé směsné oxidy mědi, tzv. kupráty, mezi tyto látky patří i směsné oxidy vzácných zemin (z anglického Rare Earth - RE), barya a mědi se stechiometrií ReBa2Cu3O7 (tzv. ReBCO nebo Re-123). Mezi nejčastěji používané materiály patří YBa2Cu3O7 (tzv. YBCO, teoretická hustota 6.4 g/cm3), EuBa2Cu3O7 (tzv. EuBCO, teoretická hustota 6.9 g/cm3) a GdBa2Cu3O7 (tzv. GdBCO, teoretická hustota 6.8 g/cm3). Další velmi důležitou formou supravodičů jsou polykrystalické jednofázové terčíky, které jsou určeny pro odprašování a přípravu tenkých vrstev. Tyto terčíky (nebo targety z angl. targets) jsou tvořeny pouze ReBa2Cu3O7 fází. Tenké vrstvy vysokoteplotních supravodičů byly v minulosti připraveny různými metodami na několik různých typů substrátů. Tenké vrstvy obecně zachovávají vlastnosti bulkových materiálů, navíc jsou tyto materiály vysoce flexibilní. K přípravě tenkých vrstev je možné využít např. metodu iontové depozice (IJD, z angl. Ionizes Jet Deposition), která spadá do kategorie pulzních elektronových metod. Tato metoda může být využita pro přípravu širokého spektra materiálů na různě zvolené substráty. Tato metoda je znázorněna na Obr. 1. Hlavními nedostatky u komerčních terčů je nehomogenní mikrostruktura, celkově nízká hustota terčů i nevhodné prvkové složení (nejčastěji optimalizované pro pulzní laserovou depozici nebo sputtering). Obvykle hustota terčů u YBCO dosahuje pouze 5.5 g/cm3, což odpovídá 86 % teoretické hustoty. Použití čistých stechiometrických fází ReBa2Cu3O7 není vhodné, neboť během depozice dochází ke změně stechiometrie (na substrátu dojde ke snížení obsahu mědi. Uvedené nedostatky odstraňuje nová metoda přípravy polykrystalických terčíků ReBCO o vysoké hustotě s optimalizovanou stechiometrií. Na základě řady experimentů byl zvolen jiný poměr prekurzorů oxidu vzácných zemin (Re2O3), uhličitanu barnatého (BaCO3) a oxidu měďnatého (CuO). Jako nejvhodnější složení, se ukázalo použít nadbytek CuO oproti stechiometrii odpovídající čisté fázi Re-123. Prekurzory s vyšším obsahem oxidů mědi byly homogenizovány a následně opakovaně kalcinovány v peci. Následně byl prášek opětovně zhomogenizován a kompaktován do pelet. Tyto pelety byly v oscilátoru nadrceny na malé granule, které byly následně sintrovány v peci. Sintrované granule byly umlety najemno a následně lisovány hydraulickým lisem (jednoosým či izostatickým) do požadovaného tvaru. Dalším krokem přípravy je sintrace v peci po dlouhou dobu s definovaným teplotním programem pro zajištění ideální mikrostruktury. Finálním krokem je obroušení do požadovaných rozměrů za vzniku polykrystalického ReBCO terče s optimalizovanou mikrostrukturou i fázovým složením. V průmyslu lze tento typ materiálu využít pro přípravu supravodivých vrstev na různých substrátech metodou iontové depozice zejména pro energetické aplikace.
Czech name
Polykrystalický terč vysokoteplotního supravodiče na bázi směsných oxidů vzácných zemin, barya a mědi optimalizovaný pro nanášení supravodivých vrstev pomocí pulzní iontové depozice
Czech description
—
Classification
Type
F<sub>uzit</sub> - Utility model
CEP classification
—
OECD FORD branch
20506 - Coating and films
Result continuities
Project
<a href="/en/project/FV40201" target="_blank" >FV40201: Research and development of primary materials for the deposition of superconducting thin films</a><br>
Continuities
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)
Others
Publication year
2021
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data specific for result type
Patent/design ID
35398
Publisher
CZ001 -
Publisher name
Industrial Property Office
Place of publication
Prague
Publication country
CZ - CZECH REPUBLIC
Date of acceptance
—
Owner name
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, CAN SUPERCONDUCTORS, s.r.o.
Method of use
A - Výsledek využívá pouze poskytovatel
Usage type
V - Výsledek je využíván vlastníkem