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研究生:謝宗達
研究生(外文):Tsung-Ta Hsieh
論文名稱:以VLS法合成一維氧化銦奈米結構之研究
論文名稱(外文):Synthesis of one-dimension Indium Oxide nanostructure by VLS
指導教授:何永鈞
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:50
中文關鍵詞:氣-液-固氧化銦
外文關鍵詞:VLSIndium Oxide
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本論文的主要目的是利用VLS法備製氧化銦一維奈米材料。實驗結果發現,以900℃,升溫速率20℃/min,Ar流量100sccm,O2流量25sccm,基板置於石英管中央,持溫時間為一小時,可以在鍍有Au觸媒的矽基板上順利的合成出大面積的一維氧化銦奈米錐(nanopyramid)。奈米錐的長約1~2μm,底部邊長約為400~500nm,透過XRD、ESCA和TEM儀器檢驗,可證明其確實為氧化銦的單晶結構。此外,我們也可從實驗得知氧流量及試片所處的溫度梯度會對一維氧化銦的形貌產生影響。因此,以900℃,升溫速率20℃/min,Ar流量100sccm,O2流量5sccm,將基板置於石英管最左側,持溫時間為一小時,則可在鍍有Au觸媒的矽基板上順利的合成出大面積的一維氧化銦奈米線(nanowire)。奈米線的長度約在數十微米,線徑約在200~300nm間,透過XRD、ESCA和TEM儀器檢驗,一樣可證明其為氧化銦的單晶結構。因此,藉由製程參數的調整我們可以控制一維In2O3奈米材料的形貌。
The purpose of this study is synthesizing one dimension In2O3 nanostucture by VLS method. The experience temperature was 900℃ and kept one hour, temperature increasing rate was 20℃/min, argon flow was 100sccm, oxygen flow was 25sccm and put substrate in the middle of crystal tube could form large area nanopyramid of In2O3 on silicon substrate with Au catalyst. The length of nanopyramid was about 1~2μm and the length of botton was about 400~500nm. The XRD,ESCA and TEM analyses confirmed that the nanopyramid had the In2O3 single crystal phase structure. Besides, we can confirmed that oxygen flow and temperature gradient of substrate caused morphology changed of one dimension In2O3.. Therefore, used 900℃ temperature and kept one hour, temperature increasing rate was 20℃/min, argon flow was 100sccm, oxygen flow was 5sccm and put substrate in the middle of crystal tube could form large area nanowire of In2O3 on silicon substrate with Au catalyst. The length of nanoire was few tens micrometers and the length was about 200~300nm. The XRD,ESCA and TEM analyses also confirmed that the nanowire had the In2O3 single crystal phase structure. Therefor we can control morphology of one dimension In2O3 nanostucture via process adjustment.
目錄
致謝 I
中文摘要 II
Abstract III
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 緒論 1
第二章 文獻回顧 3
2.1 奈米材料的特性 3
2.2 奈米材料的分類 5
2.2.1 零維奈米材料 5
2.2.2 一維奈米材料 6
2.2.3 二維奈米材料 7
2.3 一維奈米材料 8
2.3.1 奈米碳管 8
2.3.2 純金屬奈米線 9
2.3.3 金屬氧化物奈米線 9
2.4 一維In2O3奈米材料特性[22] 10
2.4.1 場發射特性(Field-emission Properties) 11
2.4.2 光激發光特性(Photoluminescence Properties) 13
2.4.3 特殊的電性(Electrical Characterization) 13
2.5 一維In2O3奈米材料應用 15
2.5.1 場發射顯示器(Field Emission Display, FED) 15
2.5.2 氣體偵測器(Gas Sensor) 17
2.5.3 短波長雷射(Short-wavelength Laser) 19
2.6 製備一維In2O3奈米材料的方法及成長機制 20
2.6.1 模板成長法(Template Growth) 20
2.6.2 電漿浸沒離子植入法(Plasma Immersion Ion Implantation,PIII) 21
2.6.3 氣相輸送製程 (vapor-phase transport process) 22
2.7 VLS的成長機制及優點 23
2.8 本篇論文的動機和目的 25
第三章 實驗方法和步驟 26
3.1 實驗設計簡介 26
3.2 基材的準備與處理 28
3.2.1 基材的準備 28
3.2.2 基材的清洗 28
3.3 氣-液-固法(vapor-liquid solid, VLS) 28
3.4 掃描式電子顯微鏡(SEM)分析 30
3.5 穿透式電子顯微鏡(TEM)分析 30
3.6 化學組態分析 (ESCA) 30
3.7 X光繞射儀(XRD)分析 30
第四章 實驗結果與分析 32
4.1 基材的設計 32
4.2 溫度的影響 33
4.3 氣體流量的影響 36
4.4 基板位置的影響 40
4.5 In2O3奈米錐及奈米線晶體結構分析 43
第五章 結論 47
參考文獻 48
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