目錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
第一章前言 1
1.1 奈米材料簡介 1
1.1.1 起源與發展 1
1.1.2 奈米材料 2
1.2 奈米表面效應 3
1.3 量子侷限效應 4
1.4一維奈米材料 5
第二章文獻回顧 8
2.1 奈米線製程技術及相關研究 8
2.1.1 熱蒸鍍法(thermal evaporation) 8
2.1.2 化學氣相沉積法(chemical vapor deposition) 9
2.1.3 熱碳還原法(carbothermal reduction) 11
2.1.4 水熱法(Solvothermal) 12
2.1.5 雷射蒸鍍法(laser ablation) 13
2.1.6 模板輔助法(template-assisted) 13
2.1.7 溶膠-凝膠法(sol-gel) 14
2.2 奈米線生長機制及相關文獻 15
2.2.1 Vapor-Liquid-Solid(VLS) 15
2.2.2 Self-catalyzed VLS 16
2.2.3 Vapor-Solid(VS) 18
2.2.4 Vapor-Solid-Solid(VSS) 18
2.2.5 Oxide-Assisted Growth(OAG) 19
2.2.6 Solution-Liquid-Solid(SLS、SFLS、SFSS) 19
2.3 In2O3文獻回顧 20
2.3.1 氧化銦結構及特性 20
2.3.1.1 晶體結構 20
2.3.1.2氧化銦各方向生長速率 21
2.3.1.3光學性質 21
2.3.1.4導電性質 22
2.3.1.5載子的生成 23
2.3.2 氧化銦材料之應用 23
2.3.2.1 太陽能電池 23
2.3.2.2平面顯示器 24
2.3.2.3氣體感測器 25
2.3.2.4熱反射器 25
2.3.2.5有機發光二極體 26
2.4 研究動機 26
第三章實驗步驟與分析儀器 28
3.1 基板的清洗與製備 28
3.1.1 Si基板的清洗與製備 28
3.1.2 鍍Cu基板的清洗與製備 28
3.2 實驗設備及流程 29
3.2.1 Cu摻雜In2O3奈米線試片製備 29
3.3 TEM試片製備 31
3.3.1 Cu摻雜In2O3奈米線TEM試片製備 31
3.4 實驗儀器原理與實驗分析 31
3.4.1 掃瞄式電子顯微鏡 31
3.4.2 低掠角X光繞射儀 33
3.4.3 穿透式電子顯微鏡 34
3.4.4 Ｘ光能量散佈分析儀 35
3.4.5 光激發光譜(PL)量測 36
3.4.6 陰極發光光譜(CL)量測 38
第四章結果與討論 41
4.1 在氬氣中通入水對Cu摻雜In2O3奈米線生長之影響 41
4.2 Cu摻雜In2O3奈米線之生長機制 43
4.3 溫度對Cu摻雜In2O3奈米線生長之影響 41
4.4 Cu摻雜In2O3奈米線之光學性質 46
4.4.1 光激發光譜(PL) 46
4.4.2 陰極螢光光譜(CL) 48
第五章結語 50
參考文獻 52
附錄1 86
附錄2 87
圖目錄
圖2.1(a) 熱蒸鍍法合成氧化銦奈米線SEM影像與EDS分析 60
圖2.1(b) 熱蒸鍍法合成氧化銦奈米線外部包裹一層非晶質層 60
圖2.2 solvothermal方法合成氧化銦奈米棒 61
圖2.3 多孔性的氧化鋁薄膜(AAMs)TEM圖 61
圖2.4 AAMs孔洞生成之氧化銦奈米線 62
圖2.5 Sol-Gel方法合成氧化銦奈米棒 62
圖2.6 Self-catalyzed VLS成長機製成長機制 63
圖2.7 TEM即時觀察Self-catalyzed VLS成長鍺奈米線過程 63
圖2.8 VLS機制和Solution-Liquid-Solid機制的比較圖 64
圖2.9 Solution-Liquid-Solid機制生長InN奈米纖維 64
圖2.10 Cubic Bixbyite結構 65
圖2.11 銦離子和氧離子排列示意圖 65
圖3.1 水平式管狀高溫爐裝置示意圖 66
圖3.2 CL產生之示意圖 66
圖3.3 (a)CL偵測裝置與訊號處理系統及(b)半橢圓形反射鏡以增加CL收集之示意圖 67
圖3.4 CL分析技術在各種材料領域中常見的應用 67
圖4.1 粉末溫度1100℃，乾氬氣流量50sccm，持溫2小時，下游鍍Cu基板溫度650 ℃-850℃產物之(a)SEM影像(b)XRD分析 68
圖4.2 粉末溫度1100℃，通水量7c.c.，氬氣流量50sccm，持溫2小時，下游鍍Cu基板溫度650℃-850℃產物之(a)SEM影像(b)XRD分析 68
圖4.3 粉末溫度1100℃，濕氬氣流量50sccm，持溫2小時，(a)通水量3c.c.(b)通水量5c.c.(c)通水量7c.c.下游鍍Cu基板於溫度650℃-750℃產物之SEM影像 69
圖4.4 鍍Cu基板上通水生長Cu摻雜In2O3奈米線之(a)TEM影像、繞射圖像(b)奈米線頭部EDS能譜分析圖(c)奈米線EDS能譜分析圖 70
圖4.5 取650℃-750℃(a)純In2O3奈米線與通水量(b)3c.c.(c)5c.c.及(d)7c.c.的Cu摻雜In2O3奈米線的XRD數據經過矽基板校正後分析比較圖 71
圖4.6 經矽基板校正後650℃-750℃(a)純In2O3奈米線與通水量(b)3c.c.(c)5c.c.及(d)7c.c.的Cu摻雜In2O3奈米線的XRD(222)峰比較圖 71
圖4.7 Cu摻雜In2O3奈米線不同通水量TEM/EDS之分析結果 72
圖4.8 通水在鍍Cu基板上生長Cu摻雜In2O3奈米線之TEM影像及繞射圖 72
圖4.9 通水量7c.c.時TEM影像及各部位EDS能譜 73.74
圖4.10 通水量7c.c.時TEM影像及各部位EDS能譜 75.76
圖4.11 通水量7c.c.時TEM影像及各部位EDS能譜 77.78
圖4.12 Cu-In二元相圖 79
圖4.13 (a)較低溫650℃-750℃及(b)較高溫750℃-850℃之通水量7c.c.的Cu摻雜In2O3奈米線SEM圖 79
圖4.14 取(a)純In2O3奈米線與通水量7c.c.時(b) 650℃-750℃(c) 750℃- 850℃及Cu摻雜In2O3奈米線的XRD數據經過矽基板校正後分析比較 80
圖4.15 經矽基板校正後(a)純In2O3奈米線與通水量7c.c.時(b)650℃- 750℃(c) 750℃-850℃之Cu摻雜 In2O3奈米線XRD(222)峰比較圖 80
圖4.16 溫度650℃-750℃(a)純In2O3奈米線及水量(b)3c.c.(c)5c.c.(d)7c.c.的Cu摻雜In2O3奈米線試片之PL光譜比較 81
圖4.17 通水量5c.c.時(a) 純In2O3奈米線及溫度(b) 650℃-750℃(c) 750℃-850℃的Cu 摻雜In2O3 奈米線試片的PL光譜比較 81
圖4.18 Cu摻雜In2O3奈米線發光機制示意圖 82
圖4.19 純In2O3奈米線CL光譜圖 83
圖4.20 (a)純In2O3奈米線及650-750℃水量(b)3c.c.(c)5c.c.(d)7c.c.的Cu摻雜In2O3奈米線試片之CL光譜比較圖 83
圖4.21 (a)純In2O3奈米線及650-750℃水量(b)3c.c.(c)5c.c.(d)7c.c.的Cu摻雜In2O3奈米線試片之SEM/CL發光對照圖 84
圖4.22 (a)純In2O3奈米線及通水量7c.c.的(b) 650℃-750℃(c) 750℃- 850℃的Cu摻雜In2O3 奈米線試片的CL光譜比較 85
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