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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林正基
研究生(外文):Zheng-Ji Lin
論文名稱:二維銅/鍺多層膜傳輸特性之研究
論文名稱(外文):Transport Properties in Two Dimensional Copper/Germauium Multilayers
指導教授:許世英許世英引用關係
指導教授(外文):Shih-Ying Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電子物理系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:二維 多層膜
外文關鍵詞:two dimensional multilayers
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我們以熱蒸鍍的方法製作了一系列銅/鍺(Cu/Ge)多層膜樣品,再將部分樣品以爐管加熱,比較樣品加熱前與加熱後電阻(電導)隨溫度變化的關係,與在低溫下樣品磁電阻的變化。樣品銅單層的厚度約在30Å∼1600Å之間,不過電阻和磁電阻的量測與分析,以銅單層厚度在200Å以下的樣品為主,而鍺單層的厚度約在60Å∼115Å之間,大部分樣品鍺單的層厚度約為100Å。而將樣品放入爐管加熱的溫度分別為150oC、235oC、400oC。
在電阻量測方面,低溫下大部分的樣品(銅單層厚度小於230Å)電導的變化率對溫度的自然對數成線性關係,表示樣品的傳輸維度為二維,隨著銅單層厚度的減少,樣品的方塊電阻值上升,電導變化的斜率越大,樣品的無序程度越大。而樣品經過加熱之後,方塊電阻值下降了,且變化的電導與溫度的自然對數關係的斜率變小,表示樣品經過加熱後無序程度變小了。
在磁電阻量測方面,量測的溫度在0.3K∼13K,磁場範圍在0T∼1T,將所量測到的磁電阻以弱局域理論擬合,以求得自旋-軌道散射時間τso與非彈性散射時間τin。樣品的τso約為0.5ps左右,接近一定值,而樣品的非彈性散射時間則隨著銅單層厚度的減少而下降(非彈性散射率上升)。非彈性散射率亦與溫度的變化有關,隨著溫度的上升而上升,其與溫度關係可寫成(1/τin α T^P),利用非線性擬合可得到樣品的P值介於2∼3之間。P值隨著電導變化相對ln(T)的斜率上升而下降,而隨著擴散係數的下降P值下降,也就是說,在較接近clean limit時P值為3,隨著無序程度增加P值漸減而接近於2。

We have made a series of Cu/Ge multilayers samples with different individual layer thicknesses 30Å≦tCu≦1600Å and 60Å≦tGe≦115Å for Cu and Ge, respectively. All samples were made by thermal evaporation, and some of them were annealed at 150oC, 235 oC and 400 oC. The measurements and analyses of the resistance and the magnetoresistance are mainly on the samples with tCu≦200Å and tGe≡100Å .
The samples with tCu≦230Å show 2-D transport properties inferred from their linear relations between sheet conductance and logarithm of temperature at low temperatures. As tCu is reduced, the sheet resistance of sample goes up as well as the slope of sheet conductance respect to logarithm of temperature. After being annealed, samples show both sheet resistance and the slope of sheet conductance respect to logarithm of temperature become smaller implying that disorder is reduced by annealing.
On the other hand, we compare experimental magnetoresistance with weak localization theory to obtain the spin-orbit scattering time (τso ) and inelastic scattering time (τin ) at temperature 0.3K~13K and in magnetic field 0Tesla~1Tesla. τin decreases as tCu decreases and τso is nearly a constant 0.5ps. Moreover, inelastic scattering rate
1/τin grows with increasing temperature as a function of (1/τin α T^P ) . P is around 2~3 by the non-linear least square fit. The value of P seems decreases with both increasing the slope of sheet conductance respect to ln(T) and decreasing diffusion constant D. That is, P is around 3 for systems in the clean limit, decreases gradually with increasing disorder, and then approaches to 2.

中文摘要
英文摘要誌謝
目錄
表目錄
圖目錄
第一章 緒論
第二章 理論
2-1-1. 弱局域效應
2-1-2. 同調相位破壞機制
2-1-2.1 磁場
2-1-2.2 電子自旋
2-1-2.3 自旋-軌道散射
2-2 電子-電子作用力
2-3 二維磁電阻
第三章 實驗方法
3-1 製程
3-1-1. 微影製程
3-1-1.1 光阻覆蓋
3-1-1.2 軟烤
3-1-1.3 曝光
3-1-1.4 顯影
3-1-2. 蒸鍍
3-1-2.1 蒸鍍材料
3-1-2.2 抽真空
3-1-2.3 熱蒸鍍
3-1-3. 剝脫
3-1-4. 爐管加熱
3-2 低溫系統與超導磁鐵
3-2-1. 4He低溫系統
3-2-2. 3He低溫系統
3-2-3. 超導磁鐵
3-3 電性量測
3-3-1. 量測系統
3-3-2. 四點量測法
第四章 數據分析與討論
4-1 銅/鍺多層膜樣品的電性與溫度的關係
4-1-1. 未經過加熱的銅/鍺多層膜樣品
4-1-2. 不同加熱溫度樣品的比較
4-1-3. 經過加熱的銅/鍺多層膜樣品
4-2 弱局域效應與電子-電子作用力
4-2-1. 二維系統
4-3 二維系統磁電阻的觀察與討論
4-3-1. 磁電阻的變化
4-3-2. 非彈性散射率
4-4 其他相關實驗

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