薄膜超導元件的研製與特性探討---子計畫二：高溫超導陶瓷薄膜在電子元件的物理與技術

Abstract

本計畫的主要目的在於發展高溫超導薄膜 在熱輻射感測器和微波元件兩方面之應用,現 將摘要分別說明如下:(1)微波元件應用:將提出 一套以超導傳輸線製造帶通濾波器之系統化研 究方法.內容包括了四個主要部分:a.共振基本 單位之模擬與設計;b.帶通濾波器整體之模擬與 設計;c.元件之製造;d.量測.在第一部分中,我們 將採用階梯式阻抗共振器來做為共振基本單位 .其主要原因乃在於此種設計將一方面縮小元 件之面積,另一方面可對整體電路有較佳之控 制性;第二部分之主要工作乃在於利用第一部 分之基本單位來組合設計成一帶通濾波器.在 此二部分之設計中,有關超導體之特性(諸如二 流體模型、動態電感)都將列入考量.最重要之 目標在於電腦輔助設計軟體之開發;在第三部 分中,主要的工作在製造以釔鋇銅氧為傳導層 和金為接地層之帶通濾波器.所使用的釔鋇銅 氧超導膜將以直流式濺鍍法鍍在沒0詻7向上的 鑭鋁氧或氧化鋁基板上,以符合高臨界電流密 度和低表面阻抗值之要求.為了進一步降低表 面阻抗值,在氧化鋁基板上先鍍上諸如氧化鈰 或鋁酸釔緩衝層的方法將被採用.在第四部分 中,釔鋇銅氧超導膜之表面阻抗值將以平行共 振電路之技巧量測,並以二流體模型和阻抗轉 換公式加以推算.鑭鋁氧和氧化鋁基板的介電 常數,則以環形共振電路加以測量,整個帶通濾波器將被置於可降溫之微波測試腔內,並以 HP8510C網路分析儀量測.以金為傳導層之相同架 構的帶通濾波器亦被製作用以比較;(2)熱輻射 偵測器之應用:吾人將繼續已有之研製基礎,在 實驗製程、理論分析、及元件參數最佳化上著 手.主要概分三部分,其一為單一元件特性之改 進及結構之改良.在此提出基板預先蝕刻法及 蛇線懸空方式來增加其特性,並嘗試各種材質 基板尋求最佳組合;第二部分為非熱輻射響應 之物理機制探討:以作成微橋型熱偵測器量測 其熱輻射響應,並用暫態示波器分析據以瞭解 相關的物理因素;第三為大面積膜與陣列偵測 器之研製:預計建立成長大面積超導膜之裝置, 並將之作成陣列型之熱輻射偵測器,量測其均 勻性以研究熱影像處理顯示之可行性.