Abstract
本論文是在大氣中利用接觸式原子力顯微儀(AFM)之導電探針，在具有圖樣的鈮(Nb)薄膜微橋上製作奈米級氧化線結構，欲取代傳統半導體製程的方法，來製作出並聯且兩個極相似的約瑟芬接面(Josephson junction)，以構成一個超導量子干涉元件(Superconducting quantum interference device，簡稱為SQUID)。我們在鈮薄膜的底下加鍍一層鈦(Ti)跟一層金(Au)，以減小元件正常態的電阻。並且藉著改變施加在針尖與鈮薄膜之間的直流偏壓大小、探針掃描速度、探針接觸力以及空氣濕度，以求得最佳氧化條件。同時也利用施加有負偏壓的交流方波偏壓模式來取代直流偏壓模式，中和積蓄在氧化物表面的空間電荷，來提高氧化效率，增加奈米氧化物的高度及寬度。發現當交流偏壓頻率在100~1K Hz之間，而負偏壓在-3~-4V左右，所製作出的氧化物高度最高。我們將製作好的鈮SQUID放置在液態氦溫度，測量其電流與電壓(I-V)之特性曲線，發現特性曲線符合RSJ model(Resistivity shunted junction model)，其約瑟芬接面屬於SNS(Superconductor-normal metal- Superconductor)約瑟芬接面，並且無迴滯的情形發生，即βc＜＜1。而所製作出的奈米氧化物高度(深度)與臨界電流是呈直線衰減的關係，且通常由交流方波偏壓所製作的鈮約瑟芬接面，因為氧化物深度較深，會得到較小的臨界電流。我們並且量測SQUID臨界電流與磁場的關係，發現大部份的鈮約瑟芬接面屬於long-junction的性質，且在較小磁場的範圍內(0~200mG)，我們可以觀察到電壓-磁通調變(Voltage-flux modulation)的圖形，電壓調變深度ΔV約在1~3μV。而所製作的SQUID其電容在1~400pF的範圍內，βL值約10.0~12.0左右。