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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊世旭
研究生(外文):Shih-Hsu Yang
論文名稱:延伸式閘極感測器之感測膜二氧化鈦之製備與改善
論文名稱(外文):Characters and Improvement of the Sensitivity of TiO2 Extended-Gate H+ Ions Sensors
指導教授:姚品全姚品全引用關係
指導教授(外文):pin-chuan yao
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:電機工程學系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:溶膠-凝膠法延伸式閘極場效感測器奈米二氧化鈦
外文關鍵詞:Extended-gate ions sensorspin-coated TiO2 filmssensitivitysol-gel
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本研究以四異丙醇基鈦(titanium isopropoxide, TTIP)為先驅物,以溶膠-凝膠法(sol-gel)合成含奈米TiO2晶粒之鍍膜液,以旋轉塗佈法將其塗佈於ITO導電基板上,經由適當燒結處理,製備延伸式閘極離子感測膜。利用恆壓恆流讀出電路(CVCC),設定VDS及VG,使做為感測元件的場效電晶體CD4007能工作於線性區,能其所量測出之閘極電位對應於不同之pH值。研究發現TiO2感測薄膜的晶相與表面結構與其感測特性相關。燒結製程時,通入氧氣對於二氧化鈦薄膜有修補作用,回火時通入不同比率O2/Ar氣體時,發現高濃度氧氣可提升感測靈敏度(A/pH),最高可達72.67A/pH。另外、本研究中也探討了退火前預熱、退火溫度與時間等製程參數對於TiO2膜結晶狀態與感度之影響。
In this study, the extended-gate ion sensors were fabricated by sol-gel deposited TiO2 films with titanium isopropoxide(TTIP) as the precursor. The spin-coated TiO2 films over transparent conducting glass (TCO) were further annealed under high temperature oxidative ambient. The sensitivity of the as-prepared extended-gate ion sensors toward hydrogen ions (H+) was measured with commercial FET coded CD4007 by general constant voltage-constant current (CVCC) readout by setting suitable VG (in most cases, VG=3V),given VDS to read IDS, vice versa. The results show that the crystalline as well as the morphology of TiO2 thin films correlate with the sensor character. The O2-rich ambient is beneficial to the sensitivity (A/pH) of the sensors. The highest value is 72.67A/pH under high concentration of O2 flow during the annealing. In additional to the annealing ambient, the pre-bake of the as-deposited TiO2 films, the annealing temperature, the process duration also show some relation to the sensor properties.
封面內頁
簽名頁
授權書.........................iii
中文摘要........................iv
英文摘要........................v
誌謝..........................vii
目錄..........................viii
圖目錄.........................xii
表目錄.........................xvii

第一章 緒論
1.1研究背景...................1
1.2研究動機...................3
1.3研究流程及架構................4
第二章 材料的製備與原理
2.1 生化感測器.................. 5
2.2 二氧化鈦................... 10
2.2.1二氧化鈦之結構.............10
2.2.2 二氧化鈦之性質............ 11
2.2.3二氧化鈦薄膜之製備........... 13
2.3 吸附鍵結模型.................21
2.4 電雙層理論.................22
2.5 延伸式閘極之理論分析.............23
第三章 元件製作與薄膜分析原理
3.1 溶膠-凝膠法之調配.............. 25
3.1.1 配製方法................ 26
3.2 二氧化鈦薄膜之製作............. 27
3.2.1 ITO 玻璃之清潔............. 27
3.2.2二氧化鈦薄膜知沉積........... 27
3.3 TiO2 thin film特性分析............ 28
3.3.1原子力顯微鏡分析(AFM).........29
3.3.2 X-ray 繞射分析(XRD)..........32
3.3.3 SEM電子掃描(SEM)........... 33
3.4 延伸式閘極氫離子感測場效電晶體之研究..... 35
3.4.1 EGFET元件之封裝............ 35
3.5 量測系統之建立................ 37
3.5.1 I-V量測系統.............. 37
3.5.2恆壓恆流電路量測系統之建立........39
第四章 結果與討論
4.1 薄膜分析..................41
4.1.1不同pH值解膠之SEM分析........ 41
4.1.2有無預熱差異之探討...........46
4.2 電性量測................... 56
4.2.1 不同退火溫度對感度之影響........ 56
4.2.2 預先加熱對感測度之影響.........60
4.2.3 不同氣體的比例退火對感測度之影響.... 62
第五章 結論....................... 64
參考文獻 ....................... 65






















圖目錄

圖2.1非對稱離子選擇原件之等效電路...........24
圖3.1實驗流程.....................25
圖3.2 AFM工作原理圖..................31
圖3.3 X光繞射之幾何關係示意圖.............32
圖3.4 SEM工作原理圖..................34
圖3.5延伸式閘極場效電晶體之結構圖. ......... 35
圖3.6二氧化鈦延伸式閘極感測電晶體架構圖........ 36
圖3.7 I-V 量測系統架構圖....... ......... 38
圖3.8恆壓恆流讀出電路圖. ............... 40
圖4.1 以2000 RPM旋轉速率塗佈之AFM表面粗糙狀態圖.. 42
圖4.2以4000 RPM旋轉速率塗佈之AFM表面粗糙狀態圖.. 43
圖4.3以5000 RPM旋轉速率塗佈之AFM表面粗糙狀態圖.. 44
圖4.4以7000 RPM旋轉速率塗佈之AFM表面粗糙狀態圖.. 45
圖4.5解膠於pH=1.55下之SEM圖............. 47
圖4.6解膠於pH=1.65下之SEM圖........... 48圖4.7解膠於pH=2.80下之SEM圖............. 49
圖4.8解膠於pH=3.20下之SEM圖............. 50
圖4.9 XRD pattern of sol-gel TiO2/ITO, O2/Ar=60/200 sccm,500℃
鍛燒30分鐘...................... 52
圖4.10 XRD pattern of sol-gel TiO2/ITO, O2/Ar=60/200 sccm,pre-bake
at 130℃/10hr,500℃鍛燒30分鐘............ 53
圖4.11 FE-SEM of TiO2/ITO (500℃/30分鐘)......... 54
圖4.12 SEM morphology of TiO2/ITO, pre-bake at 150℃/10hrs..55
圖4.13 經不同退火溫度之IDS量測曲線圖.......... 57
圖4.14經500℃30分鐘退火之飽合電流與pH之關係圖.... 58
圖4.15以恆壓恆流電路讀取pH值與電壓準位之曲線圖.... 59
圖4.15經不同氣體比例退火對感度之關係圖......... 63

表目錄

表1.1 各種指示電極之特性................ 3
表2.1 TiO2的性質.................... 13
表2.2 二氧化鈦物性比較................. 14
表2.3不同觸媒製備方法之優缺點比較...........16
表2.4溶膠-凝膠法製備TiO2懸浮液汁方法比較.......18
表2.5不同鍛燒溫度下光觸媒比表面積與孔隙直徑之變化...21
表4.1預先加熱對感測度之影響..............61
[1]A. Topkar and R. Lal, Effect of electrolyte exposure on silicon dioxide in electrolyte-oxide-semiconductor structures, Thin Solid Films, Vol.232, pp.265-270, 1993.
[2]J. Van Der Spiegel, I. Lauks, P. Chan, and D. Babic, Sensors and Actuators, Vol.4, pp.291-298, 1983.
[3]B. D. Liu, Y. K. Su, and S. C. Chen, Ion-Sensitive field-effect transistor with silicon nitride gate for pH sensing, Int. J. Electronics, Vol.67, pp.59-63, 1989.
[4]胡賀捷,在氧化鋁板上製備二氧化鈦薄膜的研究,台灣大學化工所,碩士論文,2000。
[5] A. R. Phani, S. Santucci, Materials Letters , Vol. 47, pp. 20, 2001.
[6]陳永芳,以四異丙醇鈦為前驅物利用化學氣相沉積法和水解法製備二氧化鈦,交通大學應用化學所,博士論文,2002。
[7]S. H. Jung, S. W. Kang, Jpn.J.Appl.Phys , Vol. 40, pp. 3147, 2001.
[8]張怡南,2000,生物感測器,生物技術的發展與應用,九州出版社, 第三版,PP. 303~320 。
[9]簡國明,洪長春,吳典熹,王永銘、藍怡平, 奈米二氧化鈦專利地圖及分析 Titanium Dioxide,行政院國家科學委員會科學技術資料中心,pp.18-24, 2004。
[10]M. A. Rashti and D. E. Brodie, 1994, “The Photoresponse of High Resistance Anatase TiO2 Films Prepared by the Decomposition of Titanium isopropoxide”, Thin Solid Films, Vol. 240, PP.163-167.
[11]N. Rausch and E. P. Burte, 1992, “Thin High-Dielectric TiO2 Films Prepared by Low Pressure MOCVD”, Engineering, Vo. 19, PP. 725-729.
[12]T. Fuyuki and H. Matsunami, 1986, “Electronic Properties of the Interface between Si and TiO2 Deposited at Very Low Temperatures”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 25, P.1288.
[13]陳繼仁,1989,TiO2 陶瓷的燒結、電性及晶界偏析理論模型之研究,國立清華大學,博士論文。
[14]D. Bloor, R. J. Brook, M. C. Flemings and S. Mahajan, “The Encyclopedia of Advanced Materials”, PP. 2880-2882, (Elsevier Scince Ltd, 1994).
[15]洪雨利,溶凝膠法製備奈米二氧化鈦觸媒進行光催化還原二氧
化碳之批次反映研究,國立中山大學,碩士論文,2003。
[16]L. K. Meixner, S. Koch, Simulation of ISFET operation based on the site-binding model, Sensors and Actuators B, Vol.6, pp.315-318, 1992.
[17]牛蒙年,丁辛芳,童勤義,氧化物-電解溶液界面的表面基吸附模型研究,半導體學報,第17卷,第6期,6月,pp.458-463,1996。
[18]廖嵐彬,二氧化鈦酸鹼離子感測場效電晶體元件與積體化讀出電路之研究,國立雲林科技大學,2003。
[19]江榮隆,非晶形三氧化鎢場效型離子感測元件之研究,國立雲林技術學院,碩士論文,1997。
[20]H. Abe, M. Esashi, T. Matsuo, ISFET’s using inorganic gate thin films, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-26, pp.1939-1944, 1979.
[21]L. K. Meixner, S. Koch, Simulation of ISFET operation based on the site-binding model, Sensors and Actuators B, Vol.6, pp.315-318, 1992.
[22]Clifford. D. Fung, Peter. W. Cheung, and Wen. H. Ko, 1986, “A Generalized Theory of an Electrolyte-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor”, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-33, PP.8-18.
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1. 許崇憲(2000)。影響批判思考進行的因素:以幾項實證研究為例。教育研究,75,29-40。
2. 許崇憲(2000)。影響批判思考進行的因素:以幾項實證研究為例。教育研究,75,29-40。
3. 張秀雄(1995)。批判思考教學在公民教育中的角色。公民訓育學報,4,75-108。
4. 張秀雄(1995)。批判思考教學在公民教育中的角色。公民訓育學報,4,75-108。
5. 張秀雄(1995)。批判思考教學在公民教育中的角色。公民訓育學報,4,75-108。
6. 王浩博(1997)。國小社會科新課程標準與社會科未來的走向。研習資訊,14(5),83-90。
7. 王浩博(1997)。國小社會科新課程標準與社會科未來的走向。研習資訊,14(5),83-90。
8. 王浩博(1997)。國小社會科新課程標準與社會科未來的走向。研習資訊,14(5),83-90。
9. 許崇憲(2000)。影響批判思考進行的因素:以幾項實證研究為例。教育研究,75,29-40。
10. 陳國彥(2001)。美國社會科課程標準評析。屏東師院學報,14,343-370。
11. 陳國彥(2001)。美國社會科課程標準評析。屏東師院學報,14,343-370。
12. 陳國彥(2001)。美國社會科課程標準評析。屏東師院學報,14,343-370。
13. 陳密桃(1996)。我國臺灣地區國中學生批判思考的相關因素及其教學效果之分析研究。國立高雄師範大學教育學系教育學刊,12,71-148。
14. 陳密桃(1996)。我國臺灣地區國中學生批判思考的相關因素及其教學效果之分析研究。國立高雄師範大學教育學系教育學刊,12,71-148。
15. 陳密桃(1996)。我國臺灣地區國中學生批判思考的相關因素及其教學效果之分析研究。國立高雄師範大學教育學系教育學刊,12,71-148。