中文摘要：

离子束辅助沉积MgO（IBAD-MgO）具有制备速度快，织构强的特点，目前已成为制备YBCO涂层导体缓冲层的重要发展方向。而CeO2由于其与YBCO具有很好的晶格匹配，被认为是最佳的模板层材质。将IBAD-MgO和CeO2结合，有可能大大提高YBCO覆膜导体的性能和降低生产成本。但是受限于MgO和CeO2之间较大的晶格失配，使得这方面的工作开展不多。因此本项目拟研究在已获得的具有强织构的IBAD-Ni/Al2O3/YSZ/MgO基带上采用离子束辅助磁控溅射法制备CeO2薄膜的形成机理。研究各制备参数对CeO2薄膜的影响；探索界面状态及离子束辅助对CeO2薄膜自外延生长的影响机制；分析CeO2薄膜内应力产生机理以及与CeO2双轴织构之间定量关系。本项目在研究内容和方法上都有创新意义，并且完成本项目的实验和人员条件已经具备。本项目实施和完成将有助于高温超导的发展，具有重大的科学意义和实用价值。

结论摘要：

本项目主要在“离子束辅助磁控溅射镀膜设备”的平台上进行高温涂层导体氧化物缓冲层的制备研究，摸索工艺参数并探索相关薄膜生长基础问题，最终实现了从金属基带到超导层的全自主制备的完整涂层导体短样并探测到了超导电流性能。项目中具体完成了如下工作 1.引入“离子束辅助磁控溅射镀膜设备”，与仪器厂商协作讨论，完成了设备的设计工作并提出性能要求，负责关键环节的把关及重要附属设施的采购。设备运抵前完成了实验室水、电、气路的改造工作，设备完工后进行了安装和调试，使其投入正常使用。该设备实现了磁控溅射工作气压下磁控靶和离子束共同工作的状态，有助于探索低成本涂层导体双轴织构模板层的制备工艺。 2.在“离子束辅助磁控溅射镀膜设备”上完成了室温下氧化镁（MgO）薄膜的沉积和表征工作。揭示了薄膜面外取向随溅射气压的演化规律。通过“两步法”进行离子束辅助沉积，成功制备出了具备一定面内取向的双轴织构MgO薄膜。 3.利用“离子束辅助磁控溅射镀膜设备”进行涂层导体氧化铈（CeO2）帽子层的制备，完成了钇稳定氧化锆（YSZ）单晶上CeO2薄膜的制备及参数优化工作，系统研究了不同镀膜参数下薄膜晶体结构、织构强度、表面形貌及粗糙度等性质。揭示了CeO2/YSZ（001）薄膜表面形貌随溅射气压的演化规律，并初步解释了演化机理。通过调节溅射气压、溅射功率、溅射气体种类及流量比等参数，实现了CeO2/YSZ（001）体系的表面微观形貌控制 4.研究了CeO2帽子层的作用及其对于钇钡铜氧（YBCO）超导性能的影响。制备了基于YBCO/CeO2/YSZ(001)结构的完整涂层导体，研究了CeO2溅射参数及表面形貌对YBCO超导层结晶程度、晶粒取向及临界电流的影响。对前人工作进行集成，制备出了基于IBAD-YSZ技术和TFA-MOD技术的完整涂层导体短样，并通过缓冲层预退火方法解决了超导膜烧结过程中的薄膜开裂问题。该涂层导体已具备一定电流性能，对其性能的进一步优化工作正在进行中。 5. 研究了商用Hastelloy C276短片表面电化学抛光的参数影响。揭示了抛光合金片表面粗糙度随抛光参数在不同表征范围下遵循的不同演化规律，并对其进行了定性解释。整平后的金属基带在10 μm范围内的表面RMS值可达1 nm，满足制备高性能双轴织构模板层的要求。