高溫超導量子干涉元件一階梯度計之製作與特性研究

Abstract

SQUID sensor是目前世界上最敏感的磁感測元件，都被拿來應用在生醫或工程上,目前梯度計可以分為一階軸向式梯度計及一階平面梯度計。本實驗所做的一階平面梯度計是希望能在無屏蔽下讓元件能有最大的靈敏度，及有最大的有效面積。並且能應用在免疫檢測上，量測avidin抗原。 利用曝光顯影半導體製程，把鈦酸鍶(001)基板蝕刻成70 °的階梯，形成超導層絕緣層超導層的架構，而製作階梯是製程簡單及價格便宜，將基板鍍上釔鋇銅氧薄膜(YBCO)(TC=90 K)，再將SQUID梯度計光罩圖形，用曝光顯影蝕刻薄膜後，來完成梯度計樣品的製作。SQUID 梯度計光罩圖形用e-beam分別做了單一SQUID，橋寬為3.5 μm(階梯高度:YBCO薄膜厚度＝1:0.8)及兩個串聯SQUID梯度計光罩圖形，橋寬為3.5 μm(階梯高度:YBCO薄膜厚度＝1:1)，成功的做出77 K以上的梯度計。 階梯式基板的品質好壞，取決曝光顯影的條件控制及氬離子束入射角度的大小。YBCO薄膜用準分子雷射鍍膜方式，而薄膜的品質也取決鍍膜溫度、氧氣壓力、退火的溫度和時間、雷射能量等。量測時，把Sample樣品放置恆溫器，於液態氮，且在屏蔽中，隔絕外界磁場去量得電壓—電流、電壓—磁通的訊號、雜訊頻譜分析。