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以YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜为代表的第二代涂层导体因其具有良好的性能而成为最有应用前景的超导材料。为降低YBCO薄膜的制备成本，无需真空，操作简单的金属有机盐沉积法(TFA-MOD)被广泛研究和使用。但TFA-MOD法制备YBCO薄膜的周期太长，且释放出大量的含氟气体，不利于保护环境。此外，YBCO薄膜的临界电流(Ic)随外加磁场的增加迅速下降。为了提高涂层导体在磁场下的电流传输能力，通常需要在YBCO薄膜中人为地引入一些缺陷作为钉扎中心。针对以上问题，本论文在低氟MOD工艺制备YBCO薄膜、稀土元素取代对YBCO薄膜性能的影响以及纳米颗粒复合YBCO薄膜的制备和人工引入的纳米颗粒对复合薄膜磁通钉扎性能的影响机制等方面进行了系统的研究，并取得了以下创新性的研究成果。 在采用低氟MOD工艺制备YBCO薄膜研究方面，使用无氟的α甲基丙烯酸铜作为原料替换三氟乙酸铜，并将其和三氟乙酸钇、三氟乙酸钡一起溶解到无水甲醇中，获得了制备YBCO薄膜的低氟前驱溶液。和传统TFA-MOD法相比，该低氟MOD工艺配制的前驱溶液中氟含量大约降低了50％，同时采用该低氟溶液制备YBCO薄膜的热分解周期缩短到2 h左右，是TFA-MOD法的14％，达到了日本“Advance MOD”法报道的制备YBCO薄膜的同等水平。采用低氟MOD法在LaAlO3(LAO)单晶上制备的YBCO薄膜具有良好的c轴取向和致密的表面，其Tc值为91K，77K、自场下的Jc值为4 MA/cm2，和传统TFA-MOD法的结果相当，表明了该低氟MOD法的可实用性。 在稀土元素取代对YBCO薄膜在磁场下Jc值的影响研究方面，首先采用低氟MOD法在LAO单晶上分别制备了Yb和Gd取代的Y1-xYbxBCO和Y1-xGdxBCO薄膜。取代后Y1-xRExBCO薄膜具有很好的c轴取向，且表面比纯YBCO薄膜更加平整致密，富Cu相颗粒也大量减少。Yb或Gd取代后Y1-xRExBCO薄膜的Tc值介于88K～91K之间，和纯YBCO薄膜相当；但Yb或Gd取代较大地影响了YBCO薄膜在磁场下的Jc值。和纯YBCO薄膜相比，Y1-xRExBCO薄膜在低场下的Jc值稍微低于纯YBCO薄膜，但在高场下Jc值得到了较大幅度的提高，表明了稀土元素取代有效地改善了YBCO薄膜的高场性能。 本论文采用MOD法在LAO单晶上制备了一系列纳米颗粒复合的YBCO复合薄膜，并重点研究了所制备的YBCO复合薄膜的形核机制和超导磁通钉扎机制。首先，采用MOD法制备了YBCO/BZO复合薄膜，研究了BZO纳米颗粒对YBCO复合薄膜微观结构和性能的影响；其次创新性地采用SnCl4作为原料制备了YBCO/BSO复合薄膜，这是在相关报道中首次选用无机盐作为原料来制备YBCO复合薄膜；最后采用乙醇钽或NbCl5作为原料，在国际上首次报道了采用MOD法制备双钙钛矿结构的YBCO/BYTO和YBCO/BYNO复合薄膜。 通过对制备的YBCO复合薄膜中纳米颗粒的取向分布研究，发现在YBCO复合薄膜中生成的纳米颗粒大小在10～20 nm之间，以随机取向和外延取向共存于YBCO薄膜中，其中随机取向BYTO纳米颗粒的含量达到了90％以上，高于其它YBCO复合薄膜中随机取向纳米颗粒的含量。MOD法制备的YBCO复合薄膜中出现随机取向纳米颗粒的原因与其形核方式有关。通过分析YBCO复合薄膜的形核过程，发现纳米颗粒的形核早于YBCO薄膜的形核，因此在YBCO薄膜和LAO衬底的界面上形核的纳米颗粒呈现外延取向生长；而在YBCO薄膜内部形核的纳米颗粒呈现了随机取向生长。据此，本论文构建了MOD法制备的YBCO复合薄膜的形核模型，为探索新型YBCO复合薄膜提供了理论基础。 本论文阐明了纳米颗粒对YBCO复合薄膜微观结构和超导性能的影响。研究发现纳米颗粒的引入导致YBCO复合薄膜内部堆垛层错、晶格畸变等缺陷的增加，从而增加了YBCO复合薄膜的微观应变，这些都作为钉扎中心提高了薄膜在磁场下的Jc值。定量分析表明随着YBCO复合薄膜中随机取向纳米颗粒含量的增加，YBCO复合薄膜中产生的微观应变值增大，此时YBCO复合薄膜的钉扎力逐渐增强，特别是各向同性钉扎作用逐渐增强，最终使得YBCO复合薄膜Jc值在磁场下的的各向异性得到了明显地改善。据此，本论文首次提出了YBCO薄膜内微观应变的增加是导致其磁通钉扎性能提高的主要原因，这进一步丰富了YBCO复合薄膜磁通钉扎机制的理论。 综上，本论文主要研究了YBCO薄膜的低氟MOD工艺和人工引入缺陷对YBCO复合薄膜磁通钉扎性能的影响机制。首先采用一种新的低氟MOD工艺制备YBCO薄膜，有效地缩短了YBCO前驱薄膜的分解周期；其次采用MOD法制备了稀土元素取代或纳米颗粒复合的YBCO薄膜，有效地提高了YBCO薄膜在磁场下的Jc值；另外通过研究MOD法制备的YBCO复合薄膜的形核过程，阐述了其形核机制，建立了YBCO复合薄膜的形核模型，解释了薄膜中外延和随机取向纳米颗粒共存的原因；特别值得指出的是通过研究纳米颗粒对YBCO复合薄膜微观结构和性能的影响，发现YBCO薄膜内微观应变的增加是导致其磁通钉扎性能提高的主要原因，最终阐明了YBCO复合薄膜的磁通钉扎机制，期望为进一步提高YBCO薄膜场性能和制备新型YBCO复合薄膜提供理论指导。