臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
目前有不少研究團隊都想利用奈米碳管小內徑的特性，合成具有
量子侷限效應的一維奈米材料。在本研究中，我們提供了一種簡單且
效益高的方式合成core-shell 異質接面奈米線(GaN@CNT NWs)和軸
向異質接面奈米線(GaN- GaN@CNT NWs)。以金當做觸媒利用vapor
phase transport 的方式合成碳管包覆的氮化鎵奈米線(GaN@CNT NWs)
以及改變C2H2 和NH3 的氣體流量由金屬催化的方式成長兩階段異質
接面奈米線(GaN- GaN@CNT NWs)。經由穿透式電子顯微鏡(TEM)
及電子繞射圖顯示所合成的氮化鎵連接碳管包覆的氮化鎵奈米線有
很好的結晶特性，拉曼散射光譜和PL 光譜也顯示其良好的結構及發
光特性。

Abstract
The encapsulation of foreign materials inside hollow cavities of
nanotubes has been intensively studied. Confinement through the
nanotube provided the opportunity to synthesize and explore vary small
size encapsulates that would possibly exhibit peculiar quantum
confinement effects.
In this study, a method based on vapor phase transport and chemical
vapor reaction was used to form radial heterostructures between GaN
nanowires and carbon nanotubes(GaN@CNT NWs). Moreover, a metal
catalyzed two-steps approach was used to fabricate axial heterostructures
between GaN@CNT and GaN nanowires. Characterizations by
transmission electron microscopy and electron diffraction indicates that
the heterostructures have well-defind crystalline interface. Raman
scattering and photoluminescence investigations demonstrate the
formation of multi-walled carbon nanotubes and high quality GaN
nanowires. This peculiar 1-D heterojunctions nanostructures are expected
to exhibit novel electrical and optical characteristics.

目錄…………………………………………………..Ι
中文摘要…………………………………………………...Ⅳ
Abstract……………………………………………………….V
第一章、簡介…………………………………….……….…..1
第一節 奈米科技與一維奈米材料的發展………………...……….…1
第二節 氮化鎵的結構與特性…………………………………………3
第三節 奈米碳管…………………………………………..….…….….5
3-1 奈米碳管簡史……………………………………..………….….5
3-2 奈米碳管的結構………………………………………………....6
3-3 奈米碳管特性的特性…………………………………..…….… 7
3-4 奈米碳管的應用………………………………….………..…….8
第四節 一維奈米結構的定位方法……………………….……...….…9
4-1 利用外加電場定位(Electrical field-directed assembly) …..….…9
4-2 micro-fluidic-assisted nanowire integration process………...…..10
4-3 利用DNA 的互補性質定位……………………………….……12
第二章、實驗儀器與原理……………………………………13
第一節 濺鍍系統（sputter system）………………………..….……13
第二節 低壓化學氣相沉積系統（ Low pressure chemical vapor
deposition system）…………………………………...……..15
II
第三節 掃描式電子顯微鏡（Scanning electron microscope）…..…18
第四節 穿透式電子顯微鏡（Transmission electron microscope）….19
第五節 μ-拉曼散射光譜（μ-Raman scattering spectrum）……….…19
第六節 室溫PL 光譜(room temperature photoluminescence spectrum
system) ………………………………………...……………..21
第七節 X-ray 繞射 ..…………………………………………………22
第三章、實驗方法…………………………………………….24
第一節 碳管包覆的氮化鎵奈米線的合成及特性分析………………24
第二節 氮化鎵連接碳管包覆的氮化鎵異質接面奈米線的合成及特性
分析…………………………………………………………………......27
第四章、包覆碳管的氮化鎵奈米線之特性分析……….…..29
第一節 掃描式電子顯微鏡(SEM)之分析………………………....…29
第二節 穿透式電子顯微鏡之分析……………………………...……34
第三節 PL 光譜之分析………………………………………….…….39
第四節 拉曼散射光譜之分析…………………………………..……..40
第五節 X 光繞射之分析…………………………………..……….….42
第六節 結論…………………………………………………….……...43
第五章、氮化鎵連接包覆碳管的氮化鎵奈米線之特性分析.44
第一節 掃描式電子顯微鏡(SEM)之分析…………………………….44
III
第二節 穿透式電子顯微鏡之分析……………………………………51
第三節 PL 光譜之分析………………………………………………..53
第四節 X 光繞射之分析………………………………………………55
第五節 拉曼散射光譜之分析…………………………………………56
第六節 結論…………………………………………………………....57
參考文獻

Reference
【1】Yu Huang and Charles M. Lieber. Pure Appl. Chem. 76, 2051-2068
（2004）
【2】Yat Li, Fang Qian, Jie Xiang, and Charles M. Lieber. Materials
Today 9, 18（2006）
【3】Deborah A. Neumayer and John G. Ekerdt. Chem. Mater. 8, 9-25
（1996）
【4】Weiqiang Han, Shoushan Fan, Qunqing Li, and Yongdan Hu.
Science 277, 1287（1997）
【5】Sumio Iijima. Nature 354, 56（1991）
【6】）Hongjie Dai, Eric W. Wong, Charles M. Lieber. Science 272,
523-526（1996）
【7】J.Y. Huang, S. Chen, S. H. Jo, Z. Wang, D. X. Han, G. Chen, M. S.
Dresselhaus, and Z. F. Ren1, Phys. Rev. Lett. 94, 236802（2005
【8】Jiangtao Hu, Min Ouyang, Peidong Yang, and Charles M. Lieber.
Nature 399, 48-51（1999）
【9】Jun Luo, Yingjie Xing, Jing Zhu, Dapeng Yu, Yonggang Zhao, Lu
Zhang, Hui Fang, Zhipeng Huang, and Jun Xu. Adv. Funct. Mater.
16, 1081–1085（2006）
【10 】N. Ferrer-Anglada, V. Gomis, Z. El-Hachemi, U. Dettlaff
Weglikovska, M. Kaempgen, and S. Roth. Phys. Stat. Sol. (a)
203, 1082–1087 (2006)
【11】Erik T Thostenson, Prashant G Karandikar, and Tsu-Wei Chou.
Appl. Phys. 38, 3962–3965（2005）
【12】Keith A. Williams, Peter T. M. Veenhuizen, Beatriz G. de la Torre,
Ramon Eritja, Cees Dekker. Nature 420, 761（2002）
【13】Weiwei Chen, Chi Hung Tzang, Jianxin Tang, Mengsu Yang, and
Shuit Tong Lee. Appl. Phys. Lett. 86, 103114（2005）
【14】Kinneret Keren, Rotem S. Berman, Evgeny Buchstab, Uri Sivan,
Erez Braun. Science 302, 1380（2003）
【15】M. Chhowalla, K. B. K. Teo, C. Ducati, N. L. Rupesinghe, G. A. J.
Amaratunga, A. C. Ferrari, D. Roy, J. Robertson, and W. I. Milne.
J. Appl. Phys. 90, 5308（2001）
【16】X. M. Cai, A. B. Djurišić, and M. H. Xie, and C. S. Chiu and S.
Gwo. Appl. Phys. Lett. 87, 183103（2005）
【17】C. Y. Nam, D. Tham, and J. E. Fischer. Appl. Phys. Lett. 85, 5676
（2004）
【18】Weiqiang Han, Philipp Redlich, Frank Ernst, and Manfred Rühle.
Appl. Phys. Lett. 76, 652（2000）
【19】Byeongchul Ha, Sung Ho Seo, Jung Hee Cho, Chong S. Yoon,
Jinkyoung Yoo, Gyu-Chul Yi, Chong Yun Park, and Cheol Jin Lee.
J. Phys. Chem. B 109,11095-11099（2005）