1.1 高溫超導體的發展
人類首次發現超導體，是於1911年荷蘭實驗物理學家H.K. Onnes 將水銀泡在液態氦中，他發現水銀在4.2k左右電阻值突然變成零，因 此稱電阻值為零的水銀為「超導體」。到了1987年，朱經武與吳茂昆 的研究小組首先證實YBa2Cu3O7-X臨界溫度在90k以上，這個發現不僅 是提高了超導體的臨界溫度，更重要的意義在於可以在液態氮溫度應 用，因此我們將臨界溫度高於液態氮溫度的超導體稱為高溫超導體 (High Temperature Superconductor，HTS)，高溫超導體的問世，更提 高了超導體的實用性與範圍。現今，高溫超導體發展迅速，已經走出 了實驗室，進入實際應用階段，如：磁共振成像器、超導磁懸浮列車、
超導變壓器、超導線材，超導濾波器….等皆已經有商業化的產品。
未來的電子工業、生醫檢測、無線通信產業、電力能源工業、高速大 眾捷運系統、航太產業及國防應用….等面臨到的問題，超導應用技 術將會是解決方案的重要選項之一。
1.2 研究動機與目標
近年來，隨著無線通訊的蓬勃發展，利用超導技術改善通訊品質
開始備受重視， 由於高溫超導薄膜材料在微波頻段的表面電阻比普
通金屬低兩個數量級以上，因此可以設計更密集的微小化共振腔合成 濾波器，以縮小元件的尺寸使之益於整合積體化，而且濾波器具有極 低 的 插 入 損 耗 、 頻 寬 窄 、 通 帶 邊 緣 陡 峭 等 近 於 理 想 的 濾 波 性 能 [1]-[4]。將高溫超導濾波器用於基地台前端的射頻濾波器上，其覆蓋 面積與同時間的使用量是一般基地台的兩倍，並且還有提高抗干擾能 力、改善通話品質及降低手機發射功率等優勢[5]。
本實驗室已在 1cm×1cm的鋁酸鑭（LaAlO3）基板上製備出具有 插入損耗低、頻寬窄、體積小、通帶邊緣陡峭及帶外抑制好的 1.8GHz 的微小型高溫超導帶通濾波器[6]-[8]，但可惜反射損耗不夠高，使得 通帶訊號平整度不夠，因此離商業化的目標還有一段距離。所以本篇 論文要利用M.G. Banciu提出的密集化微小型共振腔[9]與微小化髮夾 型共振腔，以交錯耦合型微帶線帶通濾波器的設計架構來製作濾波器 [10]，製備出具有低插入損耗、高於 15dB的反射損耗、頻寬窄、通帶 邊緣陡峭及體積小的高溫超導濾波器，以達到可商業化的目標。
1.3 章節概要
本論文總共分為六個章節︰第一章為緒論。第二章是理論分析，
在此將會介紹散射參數的定義與其物理意義、奇偶模網路分析、阻抗 與導納反轉子、步階阻抗共振腔、共振腔結構、基本的耦合結構。第
三章是濾波器設計，應用第三章所敘述的理論，依照濾波器設計的流 程來完成濾波元件。第四章為實驗裝置及步驟，在此將會介紹如何利 用電腦來模擬濾波器元件以及實驗的儀器與設備，包括有雷射鍍膜系 統、電阻-溫度量測系統、黃光微影蝕刻、微波量測步驟。第五章是 實驗結果與討論，針對薄膜特性做分析以及三種類型濾波器之頻率響 應的實際量測結果並做各種比較。第六章為結論及未來展望，針對本 論文做個總結，並敘述未來可能的發展方向。