臺灣博碩士論文加值系統

本實驗結合原子力顯微術奈米微影及傳統黃光微影，製作單根金奈米線及鈦電極，成為電阻式單一奈米線感測器，並研究光與熱導致的奈米線表面分子脫附及伴隨的電阻下降。第一部份實驗，使用厚度為7 nm的金奈米線，表面披附十二烷硫醇分子，其飽和電阻上升為18.0%，再將其暴露在254 nm UV燈下，因硫醇分子氧化成烷基磺酸鹽類，並從奈米線表面脫附，使電阻由原本的18.0%降至2.5%，恢復程度約85%。由電阻下降的時間關係分析其脫附動力學，可知光氧化為一級反應，也發現脫附常數隨光強度上升而上升。
第二部份實驗，將奈米線直接加熱，發現其電阻隨溫度上升而下降，且在25至50 °C範圍內，電阻變化與溫度呈線性關係，此外電阻下降值也隨奈米線厚度減少而增加。在45 °C時，厚度為13 nm的金奈米線電阻變化為−11.5%，12 nm的電阻變化為−12.0%，而9 nm的電阻變化則為−13.0%。經線性擬合後，得到厚度為13 nm的奈米線電阻下降對溫度變化率為0.0058/°C，12 nm為0.0061/°C，9 nm則為0.0066/°C。
若以波長633 nm的17 mW氦氖雷射，在顯微鏡下聚焦至金奈米線上後，電阻由於電漿熱效應而下降，並觀察到厚度為9 nm的金奈米線電阻下降約為0.9%。此變化值遠小於電漿加熱效應，主要是由於基板的散熱使得奈米線溫度無法大幅上升。

中文摘要 I
Abstract II
致謝IV
目錄V
圖目錄VII
第一章 緒論
1.1 前言1
1.2 動機2
第二章 文獻回顧
2.1 感測原理及電阻式化學感測器3
2.2硫金鍵結與斷鍵之理論7
2.3熱脫附及溫度感測器13
2.4區域性表面電漿共振14
2.5表面電漿共振下之熱電子與聲子16
2.6電漿子誘發之光化學與電漿熱效應19
第三章 實驗方法
3.1實驗儀器簡介23
3.1.1原子力顯微鏡23
3.1.2電子束蒸鍍系統24
3.1.3光學顯微鏡25
3.1.4光譜儀26
3.1.5單面對準曝光機26
3.1.6氦氖雷射27
3.1.7鋁線焊線機28
3.1.8紫外光燈管28
3.2實驗步驟29
3.2.1感測元件的製作及表面電漿共振散射光譜測量29
3.2.2化學感測與脫附31
3.2.3溫度感測32
3.2.4利用雷射激發的脫附效應32
第四章 結果與討論
4.1金奈米線的化學吸附及脫附34
4.1.1 溶劑效應與照射UV光下的電阻改變34
4.1.2硫醇分子之感測35
4.1.3利用光氧化使硫金鍵斷鍵及其脫附動力學37
4.2溫度對金奈米線電阻的影響42
4.3氦氖雷射激發之電漿熱效應對金奈米線電阻的影響44
4.3.1金奈米線之LSPR44
4.3.2熱效應對金奈米線的影響46
第五章 結論49
參考文獻51
 

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