Abstract
為了研究超導體表面結構與其特性，我們設計一台可在空氣中或低溫下操 作的掃描穿隧顯微儀，並具有彈道電子放射顯微儀之功能。本顯微儀之低 熱漂移速率及高解析度的特性，可用以觀察表面遷移及測量電子穿隧能譜 以得到電子能態密度。開放式模組設計則可讓使用者可以自由的組合工作 模式。首先我們研究在奈米尺度下金與鉛結的介面性質，利用低溫掃描穿 隧顯微儀在不同的穿隧電阻設定下，測量結的電子穿隧能譜。發現在穿隧 電阻很高時結的型式是超導體對金屬穿隧；電阻小於 20MΩ時，因親近效 應之出現，電導曲線顯現超導體對超導體的準粒子穿隧；當金與鉛再靠近 直到點接觸時,則發生Andreev反射。我們並研究釔鋇銅氧高溫超導薄膜之 表面結構及其穿隧特性。經由掃描穿隧顯微儀在空氣中掃描釔鋇銅氧表面 ，發覺表面結構會隨時間而改變，從過去的文獻報導與分析掃描的影像得 到以下結論：釔鋇銅氧在空氣中表面隨著時間退化的主要原因，可能是釔 鋇銅氧中銅氧面的氧擴散掉了。由於表面退化使得掃描時針尖因摩擦到表 面而產生了蝕刻現象。釔鋇銅氧之電子穿隧能譜測量是以點接觸的方式進 行，由於薄膜表面的退化情形不同，以不同針尖組成的結所量得的電導曲 線並不相同，但常可看到9~12mV處有一似能隙的結構，可能是測到釔鋇銅 氧超導能隙的平均值。若樣品先鍍金防止表面退化，再利用彈道電子放射 顯微儀來量測超導能隙，也可得到相似且穩定的能隙結構。