鉈系高溫超導薄膜的製備與其監界電流之研究

Abstract

本研究利用自製的直流濺鍍系統及后熱處理方法成功地發展出製作鉈鈣鋇銅氧化物 高溫超導薄膜的技術, 同時並以兩階段燒結製程得到單相的 塊材樣 品作為濺鍍靶材. 單相的 薄膜之形成條件對於熱處理溫度十分敏感 , 退火溫度過高或過低均會導致生成之薄膜以 相為主要結構, 而欲 得到晶粒連接良好及高臨界電流密度的薄膜則需在熱處理時使薄膜達到部份熔融的 狀態. 臨界溫度超過100K且77K 時之臨電流密度大於 之薄膜可以經由各個 不同的鉈補償方法製成。將薄膜及補償物對於石英管內熱處理可得到臨界溫度達10 8k且77k 之臨界電流密度高於 的高品質鉈系薄膜。此項成就使鉈系薄膜在 電子上的應用極具潛力. 本研究並成功地利用光罩蝕刻技術制成10μm×125μm 的超導徽橋而不降低樣品之 臨界溫度. 量測鉈系薄膜之臨界電流密度, 觀察到其臨界電流在磁場中存在迴滯行 為, 本文中將以弱鏈網路模型對此現象加以討論, 而其溫度效應顯示樣品內磁渦旋 結構可能在不同溫度下存在有不同的狀態. 對於鉈系薄膜的釘札規範行為研究, 發 現高臨界電流之樣品其規範行為可類比於磁通線剪應形變釘札機制, 而低臨界電流 密度薄膜的釘札行為則和其顆粒性有密切的關聯. 此外, 在鉈系超導徽橋樣品對徽波的反應中, 觀察到Josephson 效應, 本文并對其 可能的機制加以探討.