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Séminaire MCBT : Conditions d’épitaxie d’une couche de LZO sur rubans de NiW pour câbles supraconducteurs

Melissa Mikolajczyk (Eq. Supraconducteurs : matériaux, innovation et transfert) donnera un séminaire MCBT intitulé : "Conditions d’épitaxie d’une couche de LZO sur rubans de NiW pour câbles supraconducteurs"

La seconde génération de rubans supraconducteurs utilisant une couche épitaxiée de supraconducteur YBa2Cu3O7-x (YBCO) est étudiée dans le monde entier. Comparativement à la première génération de câbles supraconducteurs haut Tc, ces rubans possèdent des avantages indéniables en termes de performance de distribution de courant électrique et en termes de rentabilité des coûts de production. L’YBCO a des propriétés anisotropes et a besoin d’être texturé dans le plan ab pour assurer le transport du courant à travers les joints de grains. De plus, les rubans supraconducteurs doivent être suffisamment flexibles pour être enroulés sous forme de câble pour le transport d’électricité. Les rubans RABITs (Rolled Assisted Biaxially Textured Substrate) ont une architecture simple. Ils sont composés d’un fin substrat métallique (<100 μm) texturé 100 <001>, la texture cubique est transférée au supraconducteur par croissance épitaxiale via des couches tampons appropriées. Pour produire des rubans RABITs l’acuité de la texture cubique est primordiale. Les alliages de NiW ont été largement étudiés en tant que substrat métallique pour les rubans supraconducteurs. Les substrats fortement laminés à froid sont produits à partir de lingots de 50 kg forgés puis laminés à chaud, coulés par un procédé de fusion à induction sous vide. Nous avons choisi une architecture simple à bas coût, avec une seule couche tampon de La2Zr2O7 (LZO) déposée sur un ruban de Ni95W5 texturé. La couche tampon doit agir comme une barrière efficace contre l’oxydation du substrat lors des différentes étapes de dépôts et contre la diffusion des ions métalliques du substrat vers la céramique d’YBCO. Pour être épitaxiallement texturé, le substrat métallique doit répondre à quatre conditions : une texture cubique la plus pointue possible, une surface fonctionnalisée et non polluée, et enfin une faible rugosité. Les spécifications du substrat – prêt à être épitaxié – seront définies. La préparation du substrat avant épitaxie, incluant le recuit de texturation, la fonctionnalisation de surface et le dépôt de la couche tampon (MOD), réalisée à l’échelle du laboratoire, sera présentée en détails. L’influence des quatre conditions d’épitaxie du LZO sera discutée au regard des caractérisations par diffraction des rayons X, diffraction d’électrons rétrodiffusés, spectroscopie des électrons Auger, spectroscopie photoélectronique X, profilométrie optique.

Prochains séminaires :
- Mercredi 9 mai : Philippe Camus (équipe HELFA) : Cryostat pour le diffractomètre 4-cercles de l’ILL
- Mardi 15 mai : Christophe Blanc (équipe Thermodynamique des Petits Systèmes)
- Vendredi 25 mai à 10h Séminaire MCBT exceptionnel : G.S. Boebinger (Tallahassee, FL, USA)
- Mardi 29 mai : Rafik Ballou (équipe SFCE)

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