高溫超導體釔鋇銅氧超導量子干涉元件之磁量計製作及其研究

Abstract

摘要 超導量子干涉元件(SQUIDs)是目前世界上最敏感的磁感測元件，本實驗所做的磁量計(magnetometer)是希望能在外加均勻磁場下讓超導干涉元件能有有最大的有效面積極有最大的磁場靈敏度。並且能應用在免疫檢測上，量測avidin抗原。 目前製作SQUID magnetometer的方式有很多種，皆是由各種不同形狀約瑟芬元件所發展出來的，有 (a) 雙磊晶[1]，(b)雙晶體基板[2]，(c)弱鍵結構[3]，(d)階梯式[4]等各種形式。本實驗是使用階梯式的方式來製作SQUID magnetometer，其優點在其製程較為簡單且所使用的單晶基板成本較低。我們使用尺寸為5 mm × 5 mm × 0.5 mm 的鈦酸鍶( SrTiO3)基板，經光學製版及乾式蝕刻使其形成階梯(step-edge)，在上面鍍上臨界溫度可以到達90K的釔鋇銅(YBa2Cu3O7-x)超導薄膜，經過黃光製程來完成SQUID的製作，再把SQUID樣品放置於低溫恆溫器，降溫於液態氮中，之後再配合電路及量測儀器等來檢查我們做出來的SQUID特性。當SQUID magnetometer接面寬度為3 μm時(階梯高度: YBCO薄膜厚度＝1: 0.8)，在屏蔽屋中，可以隔絕外界磁場去量得其電壓—電流、電壓—磁通的訊號、雜訊頻譜分析、計算SQUID magnetometer的有效面積及磁場敏感度。