本文的主要內容是探討如何將銀-氯化銀參考電極結合在氧化銥-五氧化二鉭電位式二氧化碳感測元件上。利用可以提供一穩定電位的銀-氯化銀參考電極，來解決之前使用被AB膠封住以致於不跟外界接觸的氧化銥薄膜當參考電極時，氫離子容易透過固態電解質通道，來影響參考電極的電位，導致其電位不穩定的問題。因為銀-氯化銀參考電極的電位平衡方程式與氫離子無關，所以其電位並不會受到氫離子影響，所以能有效的提供一穩定的參考電位。同時因為固態電解質有易乾的問題，所以我們也使用飽和氯化鈣溶液來當作參考電極的填充液，利用其保濕的特性，讓固態電解質中的水分能保留住，使元件的工作特性良好。

中文摘要 …………………………………………………………… I
英文摘要 …………………………………………………………… II
誌謝 ………………………………………………………………… III
目錄 ………………………………………………………………… IV
圖目錄 ……………………………………………………………… Ⅶ
表目錄 ……………………………………………………………… Ⅸ
附錄目錄 ……………………………………………………………… Ⅹ

第一章 序論 …………………………………………………… 1

第二章 原理 …………………………………………………… 4
2.1 氯化鈣潮解 …………………………………………… 4
2.2 二氧化碳感測元件 …………………………………… 5
2.2.1氧化銥薄膜特性 ………………………………… 5
2.2.2二氧化碳感測元件工作原理 …………………… 5
2.2.3感測元件與二氧化碳的關係 …………………… 6
2.2.4電雙層結構 ……………………………………… 10
2.2.5五氧化二鉭薄膜對感測元件的影響 …………… 11
2.3 銀-氯化銀參考電極 ………………………………… 11
2.3.1電解法原理 ……………………………………… 11
2.3.2銀-氯化銀電極電位穩定原理 ………………… 12

第三章 實驗步驟 …………………………………… 13
3.1 晶片製作 ……………………………………………… 13
3.1.1 矽基板的選擇 …………………………………… 13
3.1.2 光罩設計 ………………………………………… 13
3.1.3 晶片製程 ………………………………………… 13
3.1.4 氧化銥與五氧化二鉭濺鍍遮罩製作 …………… 14
3.2 感測元件製作 ………………………………………… 15
3.2.1 濺鍍系統簡介 ……………………………………15
3.2.2 濺鍍靶材 …………………………………………15
3.2.3 微電極晶片的清洗 ……………………………… 16
3.2.4 濺鍍薄膜製程……………………………………17
3.3 銀-氯化銀參考電極製作………………………………… 18
3.3.1 前置作業 …………………………………………18
3.3.2 以電解法鍍氯化銀 ……………………… 19
3.4 元件接線與封裝 ………………………………… … 20
3.4.1使用材料 ……………………………………… 20
3.4.2接點建立與封裝步驟 ………………… 21
3.5 二氧化碳感測實驗 …………………………………… 22
3.5.1氣體收集 ………………………………… 22
3.5.2小流量二氧化碳快速注射實驗 …………………… 22
3.5.3微量二氧化碳注射實驗 …………………………… 23
3.6 銀-氯化銀參考電極電位穩定實驗 …………………… 24
3.6.1平面化後對飽和甘汞電極的電位差量測 ………… 24
3.6.2模組化後對飽和甘汞電極的電位差量測 ………… 24

第四章 結果與討論 …………………………………… 26
4.1 小流量二氧化碳快速注射實驗 ……………………… 26
4.2 微量多濃度二氧化碳注射 ………………………… … 28
4.3 銀-氯化銀參考電極電位穩定性量測 ………………… 31

第五章 結論 …………………………………………… 34
參考文獻 ……………………………………………………… 36
圖表 …………………………………………………………… 39
附錄 …………………………………………………………… 69

[1].本間琢也，圖解燃料電池百科，王建義編譯，全華科技圖書，台北，民國93年。

[2].田福助，電化學基本原理與應用，五洲出版社，台北，民國八十三年。

[3]. David J.G Ives and George J. Jansz , Reference Electrodes-Theory and Practice, Academic Press, INC.(LONDON) LTD., New York, 1969.

[4]. W.OLTHUIS, M. A. M. ROBBEN and P.BERGVELD, “pH Sensor Properties of Electrochemically Grown Iridium Oxide”, Sensors and Actuators B, 2, pp.247-256. 1900.

[5]. 鍾秉霖，「氧化銥/五氧化二鉭電位式二氧化碳感測器抗干擾之研究」，國立交通大學，碩士論文，民國94年6月。

[6]. 盧兆晴，「氧化銥電位式固態微型二氧化碳感測元件」，國立交通大學，碩士論文，中華民國84年6月。

[7]. 莊景壹，「潮解型感測元件之研究」，國立交通大學，碩士論文，中華民國95年9月。

[8]. Jaw-Chyng LUE and Shu-Chi CHAO, “Fabrication and Characterization of IrO2-Based Microsensor for Fast Detection of Carbon Dioxide”, Jpn. J. Appl. Phys., 36, pp.2292-2297, 1997.

[9]. Shu-Chi Schao, “Electrical Characteristics of CO2-Sensitive Diode Based on WO3 and IrO2 for Microsensor Application”, Jpn.J.Appl.Phys., 37, pp.245-247, 1998.

[10]. Shuchi CHAO, “Electrical Characteristics of WO3- Based CO2-Sensitive Solid-State Microsensor”, Jpn.J.Appl.Phys., 32, pp.1346-1348, 1993.

[11]. Noboru Yamazoe and Norio Miura, “Development of Gas Sensor for Environmental Protection”, IEEE Transactions On Components, Packaging, And Manufacturing Technology-Part A. ,18, 2, pp.252-256, June 1995.

[12]. Kashlnath R. Patll, Atrl D. Trlpathl, Gopal Pathak, and Sushllendra S. Katti, “Thermodynamic Properties of aqueous Electrolyte Solution. 2. Vapor Pressure of Aqueous solution of NaBr, NaI, KCl, KBr, KI, RbCl, CsCl, CsBr, CsI, MgCl2, CaCl2, CaBr2, CaI2, SrCl2, SrBr2, SrI2, BaCl2, and BaBr2”, J. Cnem. Eng. Oete, 36, pp.225-230, 1991.

[13]. J.D.E. Mclntyre, S.Basu, W.F.Peck, Jr., W.L.Brown, and W.M.Augustyniak, “Cation insertion reactions of electrochromic tungsten and iridium oxide films”, Physical Review B, 25, 12, pp.7242-7253, JUNE 1982.

[14]. T. KATSUBE ,I. LAUKS, J.N. ZEMEL “pH-SENSITIVE SPUTTERED IRIDIUM OXIDE FILM”, Sensors and Actuators B, 2, pp.399-410, 1982.

[15]. J.L. Shay, G. Beni, and L.M. Schiavone, “Electrochromism of anodic iridium oxide films on transparent substrates”, Appl. Phys. Lett., 33, pp.942-944.

[16]. IGNATIUS N. TANG, HARRY R. MUNKELWITZ, “COMPOSITION AND TEMPERATURE DEPENDENCE OF THE DELIQUESCENCE PROPERTUES OF HYGYOSCOPIC AEROSOLS”, Atmospheric Environment, 27, 4, PP.467-473, 1993.

[17]. C E W Hahn, “Techniques for measuring the partial pressures of
gases in the blood Part I-in vitro measurements”, J. Phys. E: Sci.
Instrum., 13, pp.471-482.

[18]. S. Gottesfeld, ”Faradic Process at the Ir/Ir Oxide Electrode”,
J. Electrochem. Soc., 127, 9, pp. 1922-1925,1980.

[19]. L.M. Schiavone, W.C. Dautremmont-Smith, G. Beni, J.L. Shay“Electrochromic iridium oxide films prepared by reactive sputtering” Appl. Phys. Lett., 35(10), pp. 823-825, 1979.

[20]. Gang Cuia, Jin Seo Leea, Sang Jin Kima, Hakhyun Nama,
Geun Sig Cha*a and Hai Dong Kimb, Potentiometric pCO2 sensor
using polyaniline-coated pH-sensitive electrodes, Analyst, 123,
pp. 1855–1859, 1998.

[21]. Liao, W.Y., Chou, T.C.”Fabrication of a planar-form screen-printed solid electrolyte modified Ag/AgCl reference electrode for application in a potentiometric biosensor”, Analytical Chemistry, 78 (12), pp. 4219-4223, 2006.

[22]. Macdonald, Digby, Scott, Arthur C., Wentrcek, Paul, “EXTERNAL REFERENCE ELECTRODES FOR USE IN HIGH TEMPERATURE AQUEOUS SYSTEMS”, J. Electrochem Soc., 126, 6, pp. 908-911, 1979.

[23]. Raynauld, J.P., Laviolette, J.R.“The silver-silver chloride electrode: A possible generator of offset voltages and currents”, Journal of Neuroscience Methods, 19 ,3 , pp. 249-255, 1987.

[24]. Moussy, F., Jed Harrison, D. , “Prevention of the Rapid Degradation of Subcutaneously Implanted Ag/AgCl Reference Electrodes Using Polymer Coatings”, Analytical Chemistry, 66, 5, pp. 674-679, 1994.

[25]. http://www.consultrsr.com/index.htm