Abstract
本論文嘗試以自製的直流濺鍍設備﹐在矽晶片上製作Nb/Ti金屬多層薄膜﹐並量測多層薄膜的電性。在多層薄膜製作的時候﹐為了可以量測到縱向的電性﹐我們將多層膜鍍在一層很厚的Ti膜(電極)上﹐並改變一般四點量測法接點的位置。我們以此量測溫度對薄膜電阻的關係﹐及電流和電壓的關係。 吾人發現多層薄膜的電性和一般金屬薄膜不同。在電阻對溫度的關係中﹕高溫時(>200 K)﹐電阻溫度係數(TCR)為正﹐為金屬性(metallic)﹔低溫時(<100 K)﹐TCR為負﹐為非金屬性(non-metallic)﹔且電阻在轉變溫度(transition temperature, Tt)處有一劇烈的變化。在電流對電壓的關係中﹕低溫時(13 K)﹐為一指數關係﹐類似位能障穿透(barrier tunneling)的現象﹔而室溫下﹐則為一直線﹐和一般金屬膜相同﹔部分多層薄膜樣品﹐其低溫時(13 K)的I-V圖在電流較大的地方﹐有一些電阻斷層狀的陡降﹐此現象就如同半導體超晶格量子井中副能帶(sub-band)共振穿透。 為了解釋上述多層薄膜的特殊電性﹐我們嘗試從一般金屬及非有序態金屬的傳輸性質來理解。由此﹐我們根據多層薄膜的結構﹐提出一假想的模型﹕吾人以一位能障來描述二種金屬在接面處的電性﹐而每層金屬內的電子被介面處的位能障所侷限住﹐如量子井般﹐改變了原來金屬的能帶結構。如此﹐即可定性的解釋所量得的RT圖﹐I-V圖及副能帶(sub-band)共振穿透的現象。