第四章 實驗結果與討論
4.4 極慢弛緩分量
-5 0 5 10 15 20 25 30 35
0.0 1.0x10-5 2.0x10-5 3.0x10-5 4.0x10-5 5.0x10-5
(100)Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ, E// b-axis T=20k
ΔR/R
Relaxation Time (ps)
圖4.18 (100) Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ電場平行b-axis，T=20k
在量測 R ΔR
光譜時，我們觀察到除了弛緩時間大約為 Pico-second 的弛緩行為之外，尚有一個非常長的弛緩時間。參考圖 4.18，我們觀 察到在經過30ps 之後，
R ΔR
信號並未回到激發之前的信號大小。經過 估計，這個弛緩機制所造成的弛緩時間，可能大於雷射脈衝的時間間 隔，也就是13.3ns。
這 個 弛 緩 機 制 ， 有 可 能 為 在 費 米 面 附 近 出 現 了 所 謂 的 Localized-States，將躍遷的載子捕捉住了，而載子要消耗掉本身能量 進而脫離這個Localized-States，遠大於載子受到光激發的弛緩行為。
然而，Localized-States 所造成的原因，與載子在 Localized-States 的躍 遷機制，尚未有清楚的定論。[19]
第五章 總結與未來工作
5.1 總結
綜 合 以 上 幾 個 章 節 ， 我 們 已 經 成 功 的 製 備(100) 與 (001) Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ的 薄 膜 樣 品 。 另 外 ， 我 們 也 成 功 的 製 備(001) Y0.7Ca0.3Ba2Cu3O7-δ 樣品，並且利用實驗室發展的控氧技術，能夠將樣 品從滿氧狀態，調整為缺氧狀態。
以下總結各個量測結果：
1. 從R-T曲線，我們可以確定所製作之Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ薄 膜，確實為過摻雜(Over-doped)樣品。
2. 從 XRD 的結果，顯示出並無其他雜相的存在，我們更可確 定樣品的品質。
3. 從 AFM 的 影 像 ， 對 (100) 薄 膜 而 言 ， 在 膜 面 上 Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ的b軸與c軸是各自延著特定的方向，有序 的排列。
4. 在(100) Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ樣品中，我們的確發現到在沿著 (010)方向上，可以觀察到偽能隙與超導能隙所造成的弛緩行
為。但是在沿著(001)方向上，不管在正常態或是超導導態的 時 候 ， 皆 無 明 顯 的
R
ΔR 信 號 變 化 情 形 ， 這 表 示
Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ偽能隙與超導能隙，皆不出現在(001)軸向 上。
5. 利用極化飛秒光譜系統，我們可以量測在不同溫度的
R ΔR 隨
時間變化的情形。將
R
ΔR 振幅大小隨溫度變化的情形取出，
配合理論分析，可以得到在不同軸向上超導能隙與偽能隙的 大 小 。 在(001) Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ上 ， 超 導 能 隙 大 小 為 346.68±11.3k (29.87±0.97 meV)；偽能隙大小為 359.41±22.65k (30.97±1.95 meV)；在Y0.9Ca0.1Ba2Cu3O7-δ(100)樣品當中，沿 著(010)方向上，超導能隙大小為 231±10.78k (19.90±0.93 meV)；偽能隙大小為 317.99±39.51k (27.40±3.4 meV)。
將所求得在不同軸向上之超導能隙與偽能隙大小，加入 相圖之中，與其他實驗團隊以及實驗室學長姐所得之結果做 比較。如圖 5.1。其中我們已經將橫座標，依照公式(5-1)轉 換為電洞濃度[20]。
( ) 2
1 82.6( )
( opt) opt
Tc p p p
Tc p = − − (5-1) 其中 Tc p )( opt 是滿氧YBCO 的 Tc ，popt是滿氧 YBCO 時電洞
的濃度。
0.08 0.12 0.16 0.20 0.24
0
p (hole concertration)
圖 5.1 超導能隙(Δ( )T )與偽能隙(Δp)之實驗所得的相圖
6. 在Y0.7Ca0.3Ba2Cu3O7-δ滿氧與缺氧的樣品當中，我們觀察到
R
ΔR 變號的情形，這與單純YBCO從滿樣到缺氧的
R
ΔR 變化極
為類似。這代表示樣品在缺氧時，會造成電洞濃度降低，並 使費米面降低。這些行為與鈣的掺雜並無關係。
7. 我們觀察到，除了光激發載子弛緩，弛緩時間約在 ps 等級的 機制之外，另有一個很長弛緩時間的機制，在影響整個弛緩 行為。初步推測為Localization state 所造成。
5.2 未來工作
在過摻雜區域當中，我們對於不同鈣含量的(001)與(100)樣品，
已經有了完整的了解。為了觀察超導能隙與偽能隙在銅氧平面上的對 稱情形，未來我們將成長(110) Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜樣品，並作不同 氧含量的控制，觀察在不同載子濃度時，超導能隙與偽能隙的對稱情 形。
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c p c
1-x x 2 3 7-δ
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2 3 7-δ
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