Abstract
本論文嘗試以直流濺鍍的方式,在矽晶片上成長鈮鍺化合物超導薄膜(Nb3Ge film).Nb3Ge為立方晶格結構,也是高超導臨界溫度的來源;但在成長過程中,會伴隨一些雜態的產生,如Nb5Ge3,NbGe2等,使薄膜變得不穩定.如何提高穩定性,成長的環境很重要,溫度是一大變因.本實驗利用量測儀器來鑑定薄膜厚度及均勻度,並以X-ray和TEM當作輔助,探討溫度對薄膜的影響.為了要薄膜的超導溫度,採取降溫量電阻的方法.從正常態電阻對溫度的關係圖中,我們發現薄膜經快速升溫加熱後,可從原來的非金屬性(non-metallic)轉成金屬性(metallic),而這樣的趨勢隱含了很多關於電子的各種碰撞機制,包括電子和電子,聲子,雜質,晶格缺陷等之交互作用,總括地說,我們稱為傳輸性質,這其實是很複雜的.從載子傳輸理論出發,本文試圖了解薄膜內的物理參數,如平均自由徑,德拜溫度,載子濃度等,以釐清不同加熱溫度後產生的電阻差異性.本論文中對於金屬行為將從傳統的Boltzmann傳輸公式來理解,而且以Bloch-Gruneisen公式擬合;對於非金屬行為,我們由Kubo-Greenwood公式出發,而且從量子擴散的觀念推得弱侷限效應(weak localization)理論來解釋;晶粒邊界散射模型(grainboundary scattering)則是另一微觀的量子效應,本文將推導出此模型對溫度的相依性,並利用此模型解釋電阻對溫度的關係,也比較此模型和弱侷限效應得到結果的差異性;對於嚴重晶格缺陷的薄膜電阻和溫度關係,本文將以強侷限效應 (strong localization)解釋,並推導出大溫度範圍適用的公式作適當的擬合.