超導量子干涉磁量儀

超導量子干涉磁量儀是一精密的磁性量測系統。利用約瑟芬超導元件(Josephson Superconducting Device)，並結合電子、低溫及真空等技術組合而成的磁化率量測儀器。 此磁量儀包含七個部份：溫控系統、超導磁鐵系統、SOUID偵測系統、樣品移動系統、氣體處理系統、液氦杜瓦dewar瓶系統、電腦自動控制系統。磁場範圍為 ±5 Tesla，溫度量測範圍為2K~300K。可做磁矩對溫度，磁矩對磁場等研究。

物理性質測量系統

物理性質量測系統擁有精確的控溫系統及提供外加磁場，是個用途廣泛的工作系統，可提供±9Tesla的磁場範圍，溫度量測範圍為2K~300K。可做磁場對電性，溫度對電性等量測。 此系統也可擴充不同的量測選擇如：AC磁化率訊號量測，比熱，超低磁場等量測。

分子束磊晶系統

在超高真空(UHV)系統中，包括一組分子渦輪幫浦與一組冷凍幫浦，真空度可達10-10 torr。使用電子槍以磊晶成長磁性奈米薄膜，以及稀釋磁性半導體薄膜(Diluted Magnetic Semiconductor)，可以精確的控制薄膜厚度在奈米尺度。並裝置量測儀器 Reflection-high Energy Electron Diffraction (RHEED)，用以分析磊晶之薄膜晶體結構。

原子力顯微鏡

原子力顯微鏡(AFM)的微小探針通常是黏附在懸臂式的彈簧片上，當探針尖端與樣品表面接近時，因力場而產生作用力，造成懸臂簧片的微小偏折，此簧片的彈性變形量，可以利用光學偵測法來感測。針尖原子與樣品表面原子的作用力(凡得瓦力)便會使探針在垂直方向移動，而此微調距離，若以二維函數儲存起來便是樣品的表面圖形(surface topography)。探針與樣品表面的作用力可以控制在非常微小的量，約在10-6~10-10牛頓之範圍，因此AFM的解析度可達原子尺寸。

真空離子濺鍍系統

本儀器為真空離子濺鍍機，主要使被鍍物均勻鍍上數個奈米至數千個奈米級厚的物質(如金屬、合金、氧化矽)，但無法精確控制其物質成長性質和厚度。原理為使用氣體電漿撞擊濺鍍源，使濺鍍源分子受電磁場吸附在被鍍物上，可再由渦輪幫浦抽至2×10-7 torr下進行離子濺鍍和蝕刻(ion milling)。

濺鍍系統（二）

此為高真空鍍膜系統，用來製作鐵磁超導薄膜，進而研究鐵磁對超導層的影響，為了避免系統環境汙染，所以我們選冷凝幫浦作為續抽，因冷凝幫浦運作溫度8K ，再以活性碳夾層得氣體吸咐，故氣體分子於幫浦中冷凝吸咐，達到高真空，再通入氬氣(Ar)形成電漿，以氬離子撞擊靶材其沉積於基板，形成薄膜。

濺鍍系統（三）

本實驗儀器為真空濺鍍機，在高真空系統下通入氬氣(Ar)，用以產生電漿撞擊濺鍍靶材，使濺鍍源的分子受到磁場影響，吸附在基板上。主要使用半導體靶材，混合過渡金屬製成稀釋磁性半導體(Diluted Magnetic Semiconductor)。目前在系統中共有三個2吋濺鍍槍，由分子渦輪幫浦抽到10-7 torr 以下，在此條件下進行離子濺鍍。

小訊號電性測量系統

一般的電性量測是將電流平行(Current In Plan)於膜面來分析其傳輸性質，若要研究金屬多層膜之間，介面電子的傳輸特性，必須強迫電流垂直膜面通過每一層(Current Perpendicular To Plan)，這樣的方法可以分離出材料本身(塊材)的特性與介面的貢獻，但由於是金屬薄膜系統，其所量測到的電阻將會非常小，以電極面積為直徑 3mm的圓為例，電阻均小於 1 mW以下，這幾年來我們成功建立利用超導量子干涉儀(SQUID)為放大電橋的小訊號量測系統，將其建立在隔離電磁雜訊的環境下，其電壓的解析度可以達到 10-12伏特，以便分析如此微小的電性訊號。

超薄膜系統

* AES ( Auger Electron Spectrometer) — Component
* LEED ( Low Energy Electron Diffraction)
* RHEED ( Reflection High Energy Electron Diffraction) — Structure
* SMOKE ( Surface Magneto-Optic Kerr Effect ) — Magnetic properties

磁光柯爾效應

磁光柯爾效應理論(Magneto-optical Kerr Effect)線偏振光經磁性物質反射後變化為橢圓偏振光，此一現象為磁光柯爾效應，其原理可將線偏振光視為左旋偏振和右旋偏振光的組合，在外加磁場的作用下，左旋、右旋的折射率將不再相等，因此這二種偏振光會有不同的吸收與反射係數，由於反射數的不同，也就使二種偏振光產生相位差，再加上反射後右旋與左旋偏振光的振幅亦不同，所以當此二種偏振光由樣品表面反射之後再次結合後便會形成橢圓偏振光，而長軸會與原偏振方向形成一夾角θ角，稱為柯爾旋轉角，θ稱正比於磁性物質的磁化強度M，因為量測θ因隨外加磁場改變的情形，便可反應出磁性物質的磁滯曲線。