Growth and Characterization of Nanocomposite YBa2Cu3O7-δ – BaMO3 (M = Zr, Hf) Thin Films from Colloidal Solutions
El YBa2Cu3O7-δ es el superconductor de alta temperatura con mayor potencial tecnológico para aplicaciones de potencia e imanes que trabajan bajo campos magnéticos elevados. Sin embargo, todavía es un reto mejorar sus prestaciones en forma de película delgada epitaxial con un coste bajo de fabricació...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/663979 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/663979 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Nanocompsite Nancompuesto Nanocomposite Calefacció de flash Calentamiento flash Flash heating Vortex pinning Ciències Experimentals 53 |
| Sumario: | El YBa2Cu3O7-δ es el superconductor de alta temperatura con mayor potencial tecnológico para aplicaciones de potencia e imanes que trabajan bajo campos magnéticos elevados. Sin embargo, todavía es un reto mejorar sus prestaciones en forma de película delgada epitaxial con un coste bajo de fabricación. La deposición de soluciones químicas ha surgido como una técnica muy competitiva para obtener láminas delgadas epitaxiales y multicapas de alta calidad con nanoestructuras controladas. Hemos desarrollado un proceso novedoso de crecimiento mediante Calentamiento Flash que muestra un excelente potencial para la producción industrial en continuo de conductores epitaxiales de YBa2Cu3O7-δ. En esta tesis hemos establecido, por primera vez, una imagen completa que describe las fases intermedias y la evolución de la microestructura durante el calentamiento. Hemos extendido la ventana de la temperatura de crecimiento sin ninguna degradación de las propiedades superconductoras, por lo que la deposición de conductores epitaxiales de YBa2Cu3O7-δ es compatible con el uso de sustratos de cinta metálica con capas tampón de CeO2. Además, también hemos encontrado que este proceso de crecimiento promueve la formación de una alta concentración de defectos de apilamiento y, por lo tanto, de tensiones a escala nanométrica. Las láminas ultrafinas de YBa2Cu3O7-δ y nanocompuestos, en el rango de 5-50 nm, se prepararon después de una optimización de los parámetros de crecimiento. La reducción de la energía interfacial induce una alta densidad de defectos de apilamiento, lo que conduce a una matriz de YBa2Cu3O7-δ altamente distorsionada. Esta modificación microestructural se vuelve extremadamente grave cuando el grosor de la lámina delgada disminuye por debajo de 25 nm, degradando significativamente las propiedades superconductoras. También hemos estudiado la evolución de las características de las nanopartículas segregadas espontáneamente con el espesor de las láminas delgadas y su influencia en la eficiencia del anclaje de vórtices. La preparación de nanocompuestos de YBa2Cu3O7-δ a partir de nanopartículas de óxido preformadas y no reactivas que forman soluciones coloidales ha demostrado ser una estrategia muy exitosa para lograr un estricto control de las características de las nanopartículas y la optimización de la nanoestructura de las láminas delgadas superconductoras. Las perovskitas BaMO3 (M = Zr, Hf) son las composiciones más prometedoras de nanopartículas preformadas que hasta ahora han conducido a láminas delgadas de nanocompuestos de alta calidad con altas concentraciones de nanopartículas (20-25% molar). La composición y el tamaño de las nanopartículas han demostrado ser factores cruciales para adaptar el rendimiento del anclaje de vórtices bajo campos magnéticos aplicados. La aplicación del proceso de crecimiento de calentamiento flash al crecimiento de láminas delgadas nanocompuestas permite la preservación del tamaño de las nanopartículas y la generación de una alta densidad de defectos de apilamiento de pequeña longitud, que desempeñan un efecto sinérgico para aumentar la eficiencia de los centros de anclaje de vórtices artificiales y mejorar así las propiedades de los conductores. La técnica de multideposición es efectiva para aumentar aún más el espesor de la lámina delgada, mientras que la eficacia del anclaje de vórtices se conserva y la capacidad de transporte de corriente eléctrica de las láminas delgadas nanocompuestas aumenta. |
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