Liquid-assisted ultrafast growth of superconducting films derived from chemical solutions

L'ús generalitzat de superconductors d'alta temperatura (HTS) en aplicacions a gran escala està, en part, encara limitat per l'elevat cost de fabricació de cintes recobertes (CCs). Amb la intenció d'aconseguir un avanç important per assolir un major rendiment, en aquesta tesi hem desenvolupat una tècnica innovadora que combina els beneficis de Deposició de Solucions Químiques (CSD) a baix cost amb les altes velocitats del creixement cristal·lí a partir de fases líquides. Es basa en la formació d'un líquid transitori derivat de solucions de carboxilats, aprofitant els obstacles cinètics per la cristal·lització de la fase d'equilibri. En aquesta tesi doctoral, primer expliquem els fonaments del procés que condueix a la cristal·lització de YBa2Cu3O7-δ assistida per un líquid transitori; i després portem a terme una investigació detallada sobre aquesta tècnica. El "proof-of-principle" de la viabilitat d'aquesta nova aproximació es va aconseguir amb la disponibilitat dels forns tipus RTA que permeten rampes fins a 80ºC/s. Les reaccions implicades en el procés s'observen amb mesures in situ i de microscòpia, entre altres. Primer, la piròlisi resultant de la barreja de propionats de Ba, Cu i Y a baixes temperatures (500ºC) és observada amb espectroscòpia in situ d'infraroig. A continuació, s'utilitza difracció de rajos-X amb llum de sincrotró per revelar les reaccions que tenen lloc per convertir el BaCO3, CuO i Y2O3 en la fase final, així com analitzar la nucleació i el creixement del YBa2Cu3O7-δ des del líquid transitori (TLAG). Per dur a terme el procés, el pas de deposició es realitza amb mètodes d'impressió d'injecció de tinta o revestiment per rotació. Les característiques de les solucions s'han adaptat a la tècnica de deposició i es correlacionen amb la morfologia de la capa resultant. A continuació s'han investigat diversos paràmetres per controlar la velocitat de la reacció limitant per l'eliminació del carbonat de bari amb l'objectiu d'evitar la retenció de carboni a les capes gruixudes epitaxials. Posteriorment, s'estableixen els conceptes bàsics per a la comprensió dels mecanismes de nucleació i creixement del YBCO a partir de TLAG. Amb l'objectiu d'obtenir capes epitaxials de YBCO orientades en l'eix-c, es presenten diverses estratègies per controlar la força de cristal·lització. Els paràmetres rellevants són: la composició de la solució, la pressió d'oxigen, les rampes d'escalfament i les temperatures de creixement. Finalment, les condicions de cris