釔鋇銅氧高溫超導薄膜的功率損失及紅外線偵測性質研究

Abstract

本實驗是利用單靶的直流賤鍍系統(DC sputtering system)及in-situ 的成長技術 來製備釔鋇銅氧高溫薄膜(YBa□Cu□O□-x)，薄膜的品質是藉由基板(substrate) 溫度的選擇加以控制，實驗結果發現當基板溫度約在 680-700℃之間時，可在氧化 鎂(MgO) 及鈦酸鍶(SrTiO□) 等基板上面成長出平滑，具有方向性(orientation) ，且零電阻溫度達89K 的超導膜，然而藉著磁化及電傳導等性質的測定，可推知在 SrTiO□ 基板上所得薄膜具有較佳的超導性，其在77 K時臨界電流密度可達１０6 A/cm□。 在不同磁場與電流的電性量測中，我們發現此薄膜功率損失(power dissipation) 特性可引用兩種機制來描述，低電阻時是thermally activated flux creep modle ，但當電阻漸漸增加接近正常態(normal state)電阻時，此損失原因也將由 flux creep 漸漸轉為flux flow ，同時，當此薄膜被應用在紅外線熱輻射偵測 (IR bolometer)時，這兩個機制也可以用來解釋其線性及非線性電流－電壓(I-V) 特性 。而根據flux flow 理論，此薄膜的上臨界磁場(upper critical field)與最佳紅 外光響應(response)也被加以討論。在實驗中以2 Hz光訊號照射此偵測器，所得到 的最佳結果是77 V/W。