臺灣博碩士論文加值系統

本研究運用射頻磁控濺鍍法，在鎵酸釹(NGO, 110)單晶基座上成長La0.75Ca0.15Sr0.1MnO3 (LCSMO)薄膜，藉由改變不同的製程溫度，探討製程溫度對薄膜特性的影響，同時，在不同基座上長LCSMO薄膜，探討應力對薄膜電阻溫度係數特性的影響。我們以標準四點量測法，獲得在最佳條件下，得到以610 ℃在NGO成長之低應力LCSMO薄膜在301 K時有最大的電阻溫度係數4.9 %K-1，同時，量測薄膜的雜訊值，在溫度300 K、增益電流0.3 mA與頻率30 Hz時，有最小的等效雜訊溫度為8.4×10-7 KHz-0.5，此值遠低於氧化釩、半導體釔鋇銅氧等熱型紅外線偵測器，也証實鑭鈣鍶錳氧薄膜應用在熱型紅外線偵測器上極具發展之潛力。

La0.75Ca0.15Sr0.1MnO3 (LCSMO) thin films were grown on NdGaO3(110) substrates by using RF magnetron sputtering. Here the samples were deposited at different growth temperatures to probe the effect of growth temperature on this film properties. We used the standard 4-probe measurement to obtain the resistance-temperature curves. The crystalline structure and the strains in films were charactered by the X-ray diffractometer. The optimum performance is found in LCSMO grown at 610 ℃ with low strain, which show a temperature coefficient of resistance (TCR) ~ 4.9 %K-1 at 301 K and a noise equivalent temperature (NET) of 8×10-7 KHz-0.5 at 300 K with f = 30 Hz and I = 0.3 mA. This obtained NET value is much lower than those of other uncooled thermometers such as semiconducting YBa2Cu3O6, or vanadium oxides. We demonstrate that the LCSMO films have real potential for the application on uncooled bolometric devices.

目錄

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簽名頁
授權書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iii
中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iv
英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．v
誌謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．vi
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．vii
圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．x
表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xiv

第一章　緒論
1.1 紅外線輻射．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2 紅外線偵測器．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.3 含錳氧化物應用在紅外線偵測器．．．．．．．．．4
1.4 摻雜比例對含錳氧化物材料的特性影響．．．．．．5
1.5 應力效應對含錳氧化物材料的特性影響．．．．．．7
1.6 紅外線偵測器的雜訊．．．．．．．．．．．．．．8
1.7 研究動機及目的．．．．．．．．．．．．．．．．9
第二章　理論基礎
2.1 紅外線輻射的特性．．．．．．．．．．．．．．．10
2.2 雜訊種類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
2.3 紅外線偵測器的性能評價．．．．．．．．．．．．15
2.4 磁性材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.4.1 磁性理論．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.4.2 磁性結構．．．．．．．．．．．．．．．．22
2.4.3 磁阻現象．．．．．．．．．．．．．．．．27
2.4.4 含錳氧化物材料之物理特性．．．．．．．．28
第三章　實驗方法與儀器設備
3.1 實驗流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
3.2 樣品製備．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
3.2.1 靶材製作．．．．．．．．．．．．．．．．31
3.2.2 薄膜製程．．．．．．．．．．．．．．．．33
3.2.3 四點量測圖形製作．．．．．．．．．．．．36
3.3 自製低雜訊放大器．．．．．．．．．．．．．．．38
3.4 實驗儀器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
3.4.1 高溫爐．．．．．．．．．．．．．．．．．43
3.4.2 薄膜製程系統．．．．．．．．．．．．．．44
3.4.3 X-ray繞射分析儀(XRD)．．．．．．．．．46
3.4.4 掃瞄式電子顯微鏡(SEM)．．．．．．．．．47
3.4.5 元素分析儀(EDS)．．．．．．．．．．．．47
3.4.6 薄膜厚度量測儀．．．．．．．．．．．．．49
3.4.7 離子蝕刻系統．．．．．．．．．．．．．．49
3.4.8 變溫量測儀．．．．．．．．．．．．．．．50
3.4.9 頻譜分析儀．．．．．．．．．．．．．．．51
第四章　結果與討論
4.1 薄膜成長溫度Tg對薄膜特性的影響．．．．．．．52
4.1.1 X-ray繞射分析．．．．．．．．．．．．．52
4.1.2 EDS元素分析．．．．．．．．．．．．．54
4.1.3 電性分析．．．．．．．．．．．．．．．．55
4.1.4 雜訊量測．．．．．．．．．．．．．．．．58
4.2 基座應力對薄膜特性的影響．．．．．．．．．．．73
4.2.1 X-ray繞射分析．．．．．．．．．．．．．73
4.2.2 電性分析．．．．．．．．．．．．．．．．75
4.2.3 雜訊分析．．．．．．．．．．．．．．．．78
4.3 總結．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．85
4.3.1 電阻溫度係數之趨勢．．．．．．．．．．．85
4.3.2 等效雜訊溫度之對照．．．．．．．．．．．86
第五章　結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．88
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89

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