薄膜電阻與溫度關係

(1) 鍍膜溫度選擇

因為要量測電阻很小的物質，故用四點量測法，來測量釔鋇銅氧薄膜的電阻，

能避免量測到導線與薄膜之間的接觸電阻，並結合改變通入電流方向的方法，以 消除背景電壓。使用的電流計為Keithley 220，電壓計為 Keithley 182，溫度計為 LakeShore 330，與 PT-100 白金溫度計。

此四個樣品鍍膜參數唯有溫度不同，其餘參數皆相同，如表5.1

表5.1 sample1-4 的磊晶參數

氧氣壓力:350 mTorr、總脈衝發數:6475、脈衝頻率:10 Hz 退火:通氧至 360 torr

以15 /min 至 600 並停留一小時，再以 15 /min 至室溫

樣品 sample1 sample2 sample3 sample4

溫度( ) 740 750 763 775

臨界溫度(K) 85 85.8 88 87.7

圖5.1 不同磊晶的溫度對於薄膜電阻與溫度的關係

圖5.2 不同磊晶的溫度對於薄膜電阻與溫度的關係-2

圖5.2 顯示鍍膜溫度在 750 以上，電阻與溫度的曲線皆在88.5 K~89 K 之間 開始向下彎曲。圖5.1 結果顯示鍍膜溫度 740 ，Tc,zero約為85 K，鍍膜溫度 750

，Tc,zero約為85.8 K，鍍膜溫度 763 ，Tc,zero約為88 K，鍍膜溫度 775 ，Tc,zero

約為87.7 K。如圖 5.3，鍍膜溫度在 763 附近有臨界溫度的最大值，故便選用磊 晶溫度763 的條件製作濾波器的超導薄膜。

圖5.3 磊晶溫度與臨界溫度的關係

(2) 製作雙面薄膜

用之前找到的最佳條件先將基板第一面鍍上薄膜(sample38)，將基板翻面，在 第二面鍍上薄膜(sample39)。Sample38 的鍍膜參數見表 5.2，sample39 的鍍膜參數 見表5.3。兩面鍍膜參數會不同，是因為我們是用輻射加熱方式提高基板溫度，而 決定基板溫度的不只是燈泡的功率，還包含了燈泡到基板之間透光性的影響。第 一面鍍上黑色的釔鋇銅氧薄膜後，第二面在鍍膜時會受第一面薄膜吸收幅射熱的 影響，而使溫度更高，故第二面的鍍膜溫度可以稍微低一些。Sample39 厚度經由

Ambios XP-1 Alpha-step 量測微帶線平行耦合線區域，結果如圖 5.4，膜厚約為 400 nm~450 nm。

表5.2 sample38 的磊晶條件 氧氣壓力:350 mTorr、脈衝頻率:10 Hz

退火:通氧至 360 torr

以15 /min 至 600 並停留一小時，再以 15 /min 降至室溫

階段 1 2 3

溫度( ) 765 756 756

每階段總脈衝發數 6475 6475 6475

表5.3 sample39 的磊晶條件 氧氣壓力:350 mTorr、脈衝頻率:10 Hz

退火:通氧至 360 torr

以15 /min 至 600 並停留一小時，再以 15 /min 降至室溫

階段 1 2 3

溫度( ) 756 756 756

每階段總脈衝發數 6475 6475 6475

圖5.4 Alpha-step 量測 Sample39 的厚度

為了再次確認雙面薄膜的臨界溫度，先將雙面薄膜塗上光阻，再泡酸將基板 側邊的超導薄膜去除，以免影響量測結果，結果如圖 5.5。在鍍完 sample39 後，

sample38 的臨界溫度從約 82 K 提昇到約 84 K。同樣的情形亦發生在 sample24、

sample25，在第二面鍍完薄膜後，原先第一面的臨界溫度皆有上升的情況。可能是 第二次的鍍膜環境提供第一面薄膜退火補氧或是調整晶格的機會。而第二面的臨 界溫度接近90 K，可能是受第一面吸熱影響，使得溫度更高、更均勻，在基板表 面上磊晶模式能較穩定分佈。

圖5.5 sample38、sample39 的電阻與溫度關係

圖5.6 sample24、sample25 的電阻與溫度關係