臺灣博碩士論文加值系統

在這個研究中，我們利用RF磁控濺鍍法在玻璃和矽上沉積摻雜鎢(x=0.05,Ti1-xWxO2)銳鈦礦相二氧化鈦透明導電薄膜，接著在10% H2 + 90% N2 氣氛下做 350 °C、450 °C、550 °C 退火60、120、150分鐘。利用顯微結構分析(FE-SEM)、結晶結構分析(XRD)、UV-visible以及霍爾量測探討二氧化鈦摻雜鎢薄膜之特性。
本實驗結果顯示XRD 量測顯示在退火後所有摻雜鎢之二氧化鈦薄膜試片均為銳鈦礦相二氧化鈦結構。UV 可見光穿透率量測可以知道薄膜可見光穿透率在80%以上。霍爾量測薄膜濺鍍時間60分鐘和退火溫度為550 ℃持溫時間為150分鐘，其電阻率5.8×10-1 Ωcm，載子濃度為2.9×1018 cm-3及霍爾遷移率3.6 cm2/Vs，FE-SEM測量薄膜厚度為253.9 nm。

In this study, we have grown W-doped anatase TiO2 ( x= 0.05, Ti1-xWxO2 ) transparent conducting films on glass and Si using RF magnertron sputtering and subsequent annealing in 10% H2 + 90% N2 atmosphere. The films annealed 350°C, 450°C, 550°C for 60, 120,150 min.The microstructural analysis by FE-SEM.The crystal structure characterized analysis by XRD.The optical and electrical properties are measured by UV-visible photoelectrometer and Hall measurement.
In this study, XRD measurment showed that all the Nb-doped TiO2 films fromed polycrystalline anatase structure after post-annealing. UV-Visible measurement showed the transmittance of films. All the films exhibit over 80% transmittance in the visible region. The hall measurement the films deposition 60 min and annealed 550°C for 150min the resistivity 5.8×10-1 Ωcm, carrier density 2.9×1018 cm-3,the hall mobility 3.6 cm2Vs , FE-SEM showed the films cross section, the films thickness are 253.9nm.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
主目錄 IV
圖目錄 IX
表目錄 XVII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究目的與動機 1
第二章 基礎理論與實驗原理 3
2-1 透明導電薄膜 3
2-1-1 透明導電氧化物(TCO)的歷史發展 5
2-2 二氧化鈦的晶體結構與性質 8
2-2-1 銳鈦礦(anatase)結構 10
2-3 濺鍍原理 11
2-3-1 濺鍍分類 13
2-3-1-1 二極直流濺鍍(DC Sputtering) 13
2-3-1-2 射頻濺鍍(RF Sputtering) 14
2-3-1-3 磁控濺鍍(Magnetron Sputtering) 15
2-3-1-4 反應性濺鍍(Reactive Sputtering) 17
2-3-2 薄膜沉積理論 18
2-3-2-1物理氣相沉積法(physical vapor deposition，PVD) 18
2-3-2-2 化學氣相沉積法(chemical vapor deposition, CVD) 19
2-3-2-3沉積現象 21
2-3-2-4 薄膜表面及截面結構 23
2-3-3 電漿(Plasma) 25
2-4 透明導電薄膜電學性質的探討 29
2-5 透明導電薄膜光學性質的探討 32
第三章 文獻回顧 35
3-1 以射頻濺鍍法製備二氧化鈦摻雜之薄膜 35
3-2 以脈衝雷射濺鍍法製備二氧化鈦摻雜之薄膜 45
3-3 以二極直流濺鍍法製備二氧化鈦摻雜之薄膜 51
3-4 以溶膠-凝膠法濺鍍法製備二氧化鈦摻雜之薄膜 54
3-5 文獻總整理 57
第四章 實驗步驟 59
4-1 基板準備 60
4-2 濺鍍系統與濺鍍參數 62
4-3 熱處理與熱處理參數 66
4-3 表面形貌分析 68
4-4 結晶結構分析 71
4-5 光學性質分析 74
4-6 電學性質分析 76
第五章 結果與討論 80
5-1 二氧化鈦摻雜鎢薄膜之表面形貌分析 80
5-1-1 未熱處理 82
5-1-1-1未熱處理之表面形貌分析 82
5-1-1-2未熱處理之橫截面形貌分析 83
5-1-2 熱處理350 ℃ 84
5-1-2-1 熱處理350 ℃持溫60分鐘之表面形貌分析 84
5-1-2-2 熱處理350 ℃持溫60分鐘之橫截面形貌分析 85
5-1-2-3 熱處理350 ℃持溫120分鐘之表面形貌分析 86
5-1-2-4 熱處理350 ℃持溫120分鐘之橫截面形貌分析 87
5-1-2-5 熱處理350 ℃持溫150分鐘之表面形貌分析 88
5-1-2-6 熱處理350 ℃持溫150分鐘之橫截面形貌分析 89
5-1-3 熱處理450 ℃ 90
5-1-3-1 熱處理450 ℃持溫60分鐘之表面形貌分析 90
5-1-3-2 熱處理450 ℃持溫60分鐘之橫截面形貌分析 91
5-1-3-3 熱處理450 ℃持溫120分鐘之表面形貌分析 92
5-1-3-4 熱處理450 ℃持溫120分鐘之橫截面形貌分析 93
5-1-3- 5熱處理450 ℃持溫150分鐘之表面形貌分析 94
5-1-3-6熱處理450 ℃持溫150分鐘之橫截面形貌分析 95
5-1-4 熱處理550 ℃ 96
5-1-4-1熱處理550 ℃持溫60分鐘之表面形貌分析 96
5-1-4-2熱處理550 ℃持溫60分鐘之橫截面形貌分析 97
5-1-4-3熱處理550 ℃持溫120分鐘之表面形貌分析 98
5-1-4-4熱處理550 ℃持溫120分鐘之橫截面形貌分析 99
5-1-4-5 熱處理550 ℃持溫150分鐘之表面形貌分析 100
5-1-4-6熱處理550 ℃持溫150分鐘之橫截面分析 101
5-2 二氧化鈦摻雜鎢薄膜之結晶結構分析 102
5-2-1 未熱處理 103
5-2-2 熱處理350 ℃ 104
5-2-2-1 熱處理350 ℃持溫60分鐘之結晶結構分析 104
5-2-2-2 熱處理350 ℃持溫120分鐘之結晶結構分析 105
5-2-2-3 熱處理350 ℃持溫150分鐘之結晶結構分析 106
5-2-3 熱處理450 ℃ 108
5-2-3-1 熱處理450 ℃持溫60分鐘之結晶結構分析 108
5-2-3-2 熱處理450 ℃持溫120分鐘之結晶結構分析 109
5-2-3-3 熱處理450 ℃持溫150分鐘之結晶結構分析 110
5-2-4 熱處理550 ℃ 112
5-2-4-1 熱處理550 ℃持溫60分鐘之結晶結構分析 112
5-2-4-2 熱處理550 ℃持溫120分鐘之結晶結構分析 113
5-2-4-3 熱處理550 ℃持溫150分鐘之結晶結構分析 114
5-3 二氧化鈦摻雜鎢薄膜之光學性質分析 116
5-3-1 未熱處理 116
5-3-2 熱處理350 ℃ 117
5-3-2-1 持溫60分鐘 117
5-3-2-2 持溫120分鐘 117
5-3-2-3 持溫150分鐘 118
5-3-3 熱處理450 ℃ 118
5-3-3-1 持溫60分鐘 118
5-3-3-2 持溫120分鐘 119
5-3-3-3 持溫150分鐘 119
5-3-4 熱處理550 ℃ 120
5-3-4-1 持溫60分鐘 120
5-3-4-2 持溫120分鐘 120
5-3-4-3 持溫150分鐘 121
5-3 二氧化鈦摻雜鎢薄膜之電學性質分析 122
5-4-1 未熱處理 122
5-4-2 熱處理350 ℃ 123
5-4-2-1 持溫60分鐘 123
5-4-2-2 持溫120分鐘 124
5-4-2-3 持溫150分鐘 125
5-4-3 熱處理450 ℃ 126
5-4-3-1 持溫60分鐘 126
5-4-3-2 持溫120分鐘 127
5-4-3-3 持溫150分鐘 128
5-4-4 熱處理550 ℃ 129
5-4-4-1 持溫60分鐘 129
5-4-4-2 持溫120分鐘 130
5-4-4-3 持溫150分鐘 131
第六章 結論 133
參考文獻 134

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