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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴建隆
研究生(外文):Chien-Lung Lai
論文名稱:水熱法合成二氧化矽奈米葉片及其在光激光譜儀之藍光現象
論文名稱(外文):Hydrothermal synthesis of Silica nanoblades and their blue luminescence
指導教授:何永鈞
指導教授(外文):Yung-Chiun Her
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:材料科學與工程學系
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:水熱法二氧化矽光激光譜儀
外文關鍵詞:HydrothermalSilica光激光譜儀
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本實驗是以水熱法來合成出大面積的SiO2 奈米葉片。實驗結果發現,退火過後SiO2 / Si基板放入TEOS、(NH2)2CO和NaOH的水溶液中,在95 oC,置放24小時,可以順利合成出一維二氧化矽奈米葉片。葉片的寬度約為100~300 nm,長度則在10 μm以上。透過電子穿透顯微鏡(TEM)、X光繞射儀(XRD)及光電子光譜儀(XPS)來探討它的結構及組成,證實了奈米葉片為非晶的SiO2結構。由光激光譜儀(PL)可以發現,經由水熱法所成長的SiO2 奈米葉片在325 nm的激發光照射下可以發出410和440 nm的高強度藍光,藍光發光原因是由於葉片中含有許多氧的空缺所引起的,並且PL的強度會隨著製程溫度的減少而提高。因此,SiO2奈米葉片有非常大的潛力應用於光電元件上面。
We reported large-scale synthesis of silica nanoblades by the hydrothermal method. The aqueous solution consisting of TEOS and (NH2)2CO in the presence of NaOH could form nanoblades of SiO2 on the Si wafer with a SiO2 buffer layer at 95℃ for 24 hours. The typical widths of the nanoblade were about 100 to 300 nm and the lengths were up to 10 μm. The transmission electron microscopy(TEM), X-ray diffraction(XRD)and x-ray photoelectron spectroscopy(XPS)were employed to characterize the samples. The results indicated that nanoblades structure in the form of amorphous silica. The photoluminescence(PL)spectrum of silica nanoblades showed strong blue emission peaked at 410 and 440 nm under 325 nm excitation wavelength. A blue light emission was observed which could be attributed to oxygen vacancies formed in the nanoblades. According to reducing process temperature, PL intensity would be increased. Therefore, the silica nanoblades may have potential applications for optoelectronic devices.
中文摘要iii
英文摘要iii
目錄iii
圖目錄iii
表目錄iii
第一章 序論1
第二章 文獻回顧3
2.1 奈米材料的特性3
2.2 一維奈米材料5
2.2.1 奈米碳管5
2.2.2 金屬奈米線7
2.2.3 半導體奈米線7
2.2.4 氧化物奈米線9
2.3 二氧化矽結構及特性9
2.4 製備一維SiO2奈米材料的方法13
2.4.1 化學汽相沈積13
2.4.2 熱蒸鍍法15
2.4.3 雷射脈衝法15
2.4.4 熱碳還原法16
2.4.5 溶膠-凝膠法17
2.4.6 模板法18
2.4.7 水熱法18
2.5 奈米線成長機制19
2.5.1 Vapor-Liquid-Solid成長一維奈米結構19
2.5.2 Vapor-Solid成長一維奈米結構20
2.5.3 氧化物輔助成長一維奈米結構21
2.6 研究動機與目的22
第三章 實驗方法和步驟23
3.1 實驗設計簡介23
3.2 基板準備和處理25
3.2.1 基板的準備25
3.2.2 基板的清洗26
3.3 水熱法26
3.4 退火製程27
3.5 掃描式電子顯微鏡分析28
3.6 穿透式電子顯微鏡分析28
3.7 X光繞射儀分析29
3.8 感應偶合電漿原子放射光譜29
3.9 化學組態分析30
3.10 光激光譜儀分析31
3.11 電子順磁共振31
第四章 實驗結果與分析33
4.1 配方的選用及緩衝層的重要性33
4.1.1 TEOS濃度的影響33
4.1.2 氫氧化鈉濃度的影響35
4.1.3 尿素濃度的影響37
4.1.4 緩衝層的影響40
4.2 反應溫度的影響42
4.3 反應時間的影響44
4.4 SiO2晶體結構分析49
4.5 SiO2光激發光特性54
4.6 電子共振分析光譜儀分析59
第五章 結論61
參考文獻62
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