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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:施誠琮
研究生(外文):Chen-Tsung Shin
論文名稱:α相碘化汞多晶薄膜成長與物性分析
論文名稱(外文):A Study on Growth and Characterization for α-HgI2 Polycrystalline Films
指導教授:邱寬城
指導教授(外文):Kuan-Cheng Chiu
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:應用物理研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:光電導量測α相碘化汞
外文關鍵詞:photoconductivityα-HgI2
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本文利用自組式油浴爐成長系統,以物理汽相沉積法( PVD ),並藉由控制系統內溫度分佈,成長α相碘化汞(α-HgI2 )多晶薄膜。在表面形貌與薄膜結晶度方面,利用SEM與XRD做分析,並以此為依據,改變溫度設置,成長出較好條件下的α-HgI2多晶薄膜。在電性量測方面,利用光電導量測,觀察光入射在碳極接面與無碳極接面下,以及不同方向偏壓下,其能隙隨溫度的變化。並與α-HgI2單晶在電場垂直c軸與電場平行c軸的光電導頻譜做比較。
By using an oil-bath furnace growth system and by varying the temperature profile inside the furnace, α-HgI2 polycrystalline films are prepared by physical vapor deposition (PVD). The surface morphology and crystallinity for the as-grown α-HgI2 polycrystalline films are examined by SEM and XRD, and accordingly, the best growth conditions for α-HgI2 polycrystalline films in this system are found. The temperature dependence of band gap deduced from photoconductivity spectra with photon incident to the simple α-HgI2 surface and to the carbon electrode-α-HgI2 surface with different bias directions is measured. In addition, we compare the photoconductivity spectra of α-HgI2 polycrystalline films with that of α-HgI2 single crystals.
中文摘要...................................................I
英文摘要...................................................II
誌謝.......................................................III
圖目錄.....................................................V
表目錄.....................................................IX
1. 簡介....................................................1
2. 實驗裝置、方法與原理....................................7
2.1 實驗裝置...............................................7
2.2 物理汽相沉積法.........................................9
2.3 實驗配置...............................................11
2.3.1 成長條件.............................................11
2.3.2 實驗步驟.............................................15
2.4 X-ray 繞射分析.........................................15
2.5 電性量測...............................................17
2.5.1量測樣品製備..........................................17
2.5.2 I-V特性量測..........................................17
2.5.3 光電導( Photoconductivity, PC )量測..................20
3. 結果與討論..............................................24
3.1 薄膜表面形貌與成長條件.................................24
3.2 X-ray繞射分析..........................................34
3.3 I-V特性量測............................................38
3.4光電導量測..............................................38
4. 結論....................................................69
參考文獻...................................................70


V
圖目錄
圖1、碘化汞á 相正方晶系( Tetragonal )結構單位晶胞。…………...2
圖2 、碘化汞多晶薄膜成長系統示意圖; ( 1 )基板和基座; ( 2 )
á-HgI2 粉末; ( 3 )油浴爐裝置; ( 4 )溫控裝置; ( 5 )基座溫度
計; ( 6 )機械幫浦; ( 7 )真空計; ( 8 )過濾裝置。… …. … .. …....8
圖3、PVD ( 熱蒸鍍)原理示意圖。… … … … … … … … …. . … … … ….10
圖4、á-HgI2 晶體成長於ITO 玻璃基板上情形之側視示意圖;( a )
á-HgI2 以較完整的正方柱狀晶體堆積在基板上,( b )á-HgI2 顆粒
以較不完整與不規則堆疊在基板上。… … … … … … …. … … ….13
圖5、溫度曲線分佈圖。… … … … … … … … … … … … … … … … … … 14
圖6、I-V 與PC 特性量測系統示意圖;( 1 )量測樣品,( 2 )致冷系統,
( 3 )單色入射光,( 4 )透鏡,( 5 )分光儀,( 6 )光源,( 7 )多功能
電表,( 8 )溫控器,( 9 )氦壓縮機,( 10 )真空幫浦。… … … …. . … 18
圖7、á-HgI2 多晶薄膜量測用三明治樣品示意圖。… … … … … … …..19
圖8、光強度對應波長示意圖。… … … … … … … … … … … … … …. … 22
圖9、光電導( Photoconductivity )實驗,光入射至á-HgI2 多晶薄膜位
置示意圖;( a )光入射在無c 電極接面位置,( b )光入射在碳電
極接面位置。… … … … … … … …. … … … … … … … … … … … … 23
圖10、á-HgI2 多晶薄膜TYPE I 成長條件SEM 照片;( a )俯視圖,( b )
VI
側視圖。…………………………………………………………25
圖11、á-HgI2 多晶薄膜TYPE II 成長條件SEM 照片;( a )俯視圖,( b )
側視圖。… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …... … 27
圖12、á-HgI2 多晶薄膜TYPE III 成長條件SEM 照片;( a )俯視圖,
( b )側視圖。… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 29
圖13、á-HgI2 多晶薄膜TYPE IV 成長條件SEM 照片;( a )俯視圖,
( b )側視圖。… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 31
圖14、á-HgI2 多晶薄膜TYPE V 成長條件SEM 照片;( a )俯視圖,( b )
側視圖。… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …..32
圖15、á-HgI2 多晶薄膜TYPE VI 成長條件SEM 照片;( a )俯視圖,( b )
側視圖。… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ...33
圖16、XRD 特性圖;( a ) TYPE I 成長條件,( b ) TYPE II 成長條件,
( c ) TYPE III 成長條件,( d ) TYPE IV 成長條件,( e ) TYPE V
成長條件,( f ) TYPE VI 成長條件。… … … … … … … … … … 36
圖17、á-HgI2 多晶薄膜I-V 特性圖。… … … … … … … … … … … … … 39
圖18、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 之位置以及25 K 至
296 K 的光電導頻圖。……………………………………..…42
圖19、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑II 之位置以及26 K 至
296 K 的光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … … …... … … 43
圖20、TYPE IV 樣品能隙隨溫度變化分佈圖;( a ) 光入射在路徑I
VII
之位置,( b ) 光入射在路徑II 之位置。……………………44
圖21、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置以及25K 至61K
的對數光電導頻譜圖。………………………………………46
圖22、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置以及61 K 至155
K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … … … … …....47
圖23、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置以及155 K 至
296 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … … … … 48
圖24、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑II 位置以及26 K 至
58 K的對數光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … … … … … 50
圖25、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑II 位置以及58 K 至
155 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … … . … ....51
圖26、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑II 位置以及155 K 至
296 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … … … ….52
圖27、光電導頻譜最大峰值對應光電流對溫度變化。… … … … … … 53
圖28、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,正偏壓之情形
以及25 K至296 K的光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … 55
圖29、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,反偏壓之情形
以及25 K至296 K的光電導頻譜圖。… … … … … … … … … … 56
圖30、TYPE IV 樣品能隙隨溫度變化分佈圖;( a ) 路徑I ,正偏壓
之情形,( b ) 路徑I ,反偏壓之情形。… … … … … … … … ….57
VIII
圖31、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,正偏壓之情形
在23 K 至45 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … … … … 58
圖32、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,正偏壓之情形
在45 K 至153 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … …. … 59
圖33、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,正偏壓之情形
在153 K 至290 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … …...60
圖34、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,反偏壓之情形
在23 K 至45 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … …. … … …...61
圖35、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,反偏壓之情形
在45 K 至153 K 的對數光電導頻譜圖。… … … …. . … … …...62
圖36、TYPE IV 成長條件樣品,光入射在路徑I 位置,反偏壓之情形
在153 K 至290 K 的對數光電導頻譜圖。… … … … … … … … 63
圖37、光電導頻譜最大峰值對應光電流對溫度變化。… … … … … …..65
圖38、á-HgI2 單晶,光電導實驗,光入射在樣品示意圖;( a ) 電場
垂直c 軸,( b ) 電場平行c 軸。… … … … … … … … …. . … … 67
圖39、不同條件下的光電導頻譜;( a ) á-HgI2 多晶薄膜TYPE IV 成
長條件,光入射在碳電極位置,( b ) á-HgI2 多晶薄膜TYPE IV
成長條件,光入射在無碳電極位置,( c ) á-HgI2 單晶,電場方
向垂直c 軸,( c ) á-HgI2 單晶,電場方向平行c 軸。… … …..68
表目錄
Table I. Physical properties of á-HgI2。… … … … … … … … … …. … … …. 3
Table II. 各TYPE 成長條件。… … … … … … … … … … … … …. . … ... …12
Table III. Half-amplitude width of the main peaks by a Gaussian fit。…35
Table IV. 在不同溫度下,700 nm 的光電流與暗電流的比較。… …......41
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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