臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究高溫超導釔鋇銅氧薄膜的微結構與其內長缺陷對薄膜表面電阻之影響。利用改變鍍膜氧氣壓力條件，得到兩種不同表面型態的薄膜。經過薄膜與元件的微波量測，發現影響薄膜表面電阻的因素，並非完全決定於薄膜的表面平整度；另一方面，由傳輸特性及晶格常數與鍍膜氧壓的變化關係，我們推論薄膜結構中鋇取代釔的反應及內長缺陷應是影響表面電阻的重要原因。

In this thesis, we investigate the effects of microstructure and grown-in disorder on the surface resistance of YBCO thin films. We obtained two different YBCO thin films with distinct surface morphology by changing the oxygen partial pressure during pulsed laser deposition. The microwave measurement, however, revealed that the surface roughness of thin films is not decisive in determining the surface resistance. On the other hand, from the transport and crystalline structure analyses, it is suggestive that the Ba-Y antisite disorder and grown-in defects may dominate the surface resistance of YBCO thin films.

目錄
中文摘要………………………………………………………………...I
英文摘要………………………………………………………………..Ⅱ
誌謝……………………………………………………………………..Ⅲ
目錄……………………………………………………………………..Ⅳ
圖目錄…………………………………………………………………..Ⅶ
第一章 緒論…………………………………………..…………………1
1-1超導體的發展……………………………..…………………1
1-2研究動機與目標…………………………..…………………2
1-3章節概要…………………………………..…………………4
第二章 實驗…………………………………..…………………5
2-1薄膜製備…………………………………..…………………5
2-1-1 鍍膜前的準備工作…………………..…………………5
2-1-2 薄膜蒸鍍……………………………..…………………6
2-1-3 鍍膜條件………………………………..………………9
2-1-4 蒸鍍雙面薄膜…………………………..………………9
2-2 元件製備………………………………………..…………10
2-3 薄膜與元件量測………………………………..…………12
2-3-1 電阻-溫度量測系統……………………..…………….12
2-3-2 X-ray繞射儀………………………………..………..14
2-3-3 原子力顯微鏡……………………………..…………..15
2-3-4 微波量測…………………………………..…………..16
第三章 理論分析…………………………………………..….22
3-1 微波量測基本理論……………………………..…………22
3-1-1 散射參數量測…………………………..………….….23
3-1-2 共振器等效電路………………………..………….….24
3-1-3 共振器的損耗……………………………..……….….28
3-2 超導體之電磁特性…………………………..….……….30
3-2-1 倫敦方程式與複數電導率…………..………………..31
3-2-2 表面阻抗……………………………..………………..33
3-3 幾個重要的物理參數……………………..…….……….34
3-3-1 倫敦穿透深度……………………….………………...34
3-3-2 表面阻抗…………………………….………………...35
3-3-3 散數時間…………………………….………………...36
第四章 實驗結果與討論………………………………….…..43
4-1 薄膜量測……………………………………….………….43
4-1-1 原子力顯微鏡量測……………………….…………...44
4-1-2 電阻率-溫度量測……………………….…………....46
4-1-3 X-ray繞射儀量測………………………….…………..48
4-2 微波元件量測………………………………….…….……50
4-2-1 共振頻率與品質因子…………………….…………...51
4-2-2 倫敦穿透深度……………………………….………...53
4-2-3 表面阻抗…………………………………….………...54
4-2-4 複數電導率………………………………….………...55
4-2-5 散射時間……………………………………….……...57
第五章 結論……………………………………….………....80
參考文獻………………………………………………………..83
圖目錄
圖2-1 雷射蒸鍍系統裝置圖………….…………….……...18
圖2-2 微影蝕刻流程圖……………………….…….……...19
圖2-3 溫度-電阻量測儀圖………….……………….……..20
圖2-4 微波量測系統………………….………………....…21
圖3-1 串聯RLC共振電路………………………………...….40
圖3-2 微帶傳輸線與微帶饋入線間的間隙耦合…………...40
圖3-3 間隙耦合微帶線共振器的等效電路…….….……...41
圖3-4 導納轉換子與其電路…………………….….……...41
圖3-5 導納轉換子與其等效電路………….……….……...42
圖3-6 一端短路的傳輸線…………………….…….……...42
圖4-1 基板受加熱與雷射放電蒸鍍薄膜情形….….……...59
圖4-2 不同氧壓下製備薄膜之AFM影像圖(表面型態與平整度)...60
圖4-3 不同氧壓下製備薄膜之AFM影像圖(剖面圖)……..……...61
圖4-4 兩種不同條件之薄膜其電阻率對溫度的關係……….…...62
圖4-5 臨界溫度Tc與相對應的薄膜氧含量………………………..63
圖4-6 不同氧含量之釔鋇銅氧薄膜電阻率與溫度之關係圖…....63
圖4-7 0.3 Torr 氧壓條件薄膜之X-ray繞射結果……………....64
圖4-8 0.05 Torr 氧壓條件薄膜之X-ray繞射結果……………...65
圖4-9 文獻與實驗數據比較圖…………………………….……...66
圖4-10 兩種氧含量釔鋇銅氧結構…………………………..…....67
圖4-11 c-軸長度對氧含量的關係圖……………………...……….68
圖4-12 光罩圖形與尺寸………………………………….………...68
圖4-13 不同條件製備之微帶線共振器元件…………….………….69
圖4-14 微波元件與測試座…………………………..…………....70
圖4-15 歸一共振頻率對歸一溫度之關係圖(0.3 Torr)….….....71
圖4-16 歸一共振頻率對歸一溫度之關係圖(0.05 Torr)………...72
圖4-17 不同條件樣品之無負載品質因子對溫度之關係圖……....73
圖4-18 0.3 Torr氧壓條件之元件其穿透深度之fitting結果..…74
圖4-19 0.05 Torr氧壓條件之元件其穿透深度之fitting結果...75
圖4-20 氧壓條件0.3 Torr 元件之表面電阻與表面電抗對溫度之關係
……………………………………………………………...76
圖4-21 氧壓條件0.05 Torr 元件之表面電阻與表面電抗對溫度之關係………………………………………………………….…........77
圖4-22 氧壓條件0.3 Torr與0.05 Torr元件之複數電導率實部對歸一溫度之關係……………………………………………..........….…..78
圖4-23 兩種不同條件之元件其散射率對溫度的關係圖…….…...79

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