Abstract
本論文的主旨為探討氮化鈮(NbN)與釔鋇銅氧(YBaCuO)薄膜中與其粒晶狀結構有關的異常傳輸現象。一般而言，金屬薄膜的負電阻溫度係數已經無法利用傳統的波茲曼運動方程式描述之。在此，吾人將比較三維弱局限模型(weak localization)及晶粒間散射效應(grain boundary scattering)對非單晶無序薄膜中電子運動的影響。電子的局限作用應屬於一種低溫效應，並且與其擴散長度大小有關。另一方面，當晶粒內的平均自由徑遠大於平均晶粒大小時，也必須考慮晶粒間散射的問題。高濺鍍氣壓下成長的氮化鈮薄膜，大體上保有低壓濺鍍時相似的特性。既使擁有B1型之晶體結構，吾人仍可以觀察到較大的電阻係數及負電阻溫度係數。在適當的調整製程參數後，由於鄰近效應(proximity effect)的影響，以矽為基板材料之多晶體氮化鈮薄膜的超導臨界溫度只達12K。觀察電阻係數與溫度的變化則呈現三種截然不同關係。經理論擬合，發現以晶粒間散射的作用解釋比較合適。此外，對電阻係數的極小值(Tm=200~300 K)及飽合現象(Ts<50K)，也能給予正確的預測。發生在極薄的釔鋇銅氧薄膜(厚度在五十埃以下)之異常的電阻係數與溫度的變化，同時也在經質子照射破壞後或是低溫雷射蒸度的釔鋇銅氧薄膜觀察到。這個結果暗示了此異常之傳導現象應與厚度大小無關。有關良好的釔鋇銅氧薄膜，其金屬性行為表現是遵守Bloch-Gruneisen法則。在非金屬性行為方面，當電阻比值接近1時，弱局限模型可給予適當的描述。而當電阻比值大於1時，晶粒間散射作用相對就變的比較重要。至於部分超導現象，根據氧原子的化學計量(stoichiometry)之不確定性，吾人可用一個雙流體模型加以定性的描述。唯有當連續的超導路徑存在時，才可以獲得真正的零電阻。部分無序狀的薄膜也發生跳躍傳導(hopping conduction)現象。對於氮化鈮薄膜，發現此種現象與晶格中的應變有關。而氧原子空位缺陷的多寡，則將影響釔鋇銅氧薄膜的結構。而吾人也可以利用不同的活化能強度 (activationenergies)來解釋發生在低溫下異常的電阻變化。