(3.235.139.152) 您好!臺灣時間:2021/05/08 18:48
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:郭証翔
研究生(外文):Cheng-hsiang Kuo
論文名稱:成長二氧化錫銻奈米結構在電子場發射與感測元件之研究
論文名稱(外文):Study on the Electron Field Emission, Ultraviolet Photodetector, Gas Sensor, and the Growth of Antimony Tin Dioxide Nanostructures
指導教授:吳志明吳志明引用關係
指導教授(外文):Jyh-ming Wu
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:材料科學所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:電子場發射酒精感測紫外光二氧化錫殼核奈米結構
外文關鍵詞:tin dioxideelectron field emissioncore-shell nanostructureultraviolet lightethanol sensing
相關次數:
  • 被引用被引用:7
  • 點閱點閱:287
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文探討藉由添加銻(antimony, Sb)至二氧化錫(tin dioxide, SnO2)奈米線進行紫外光感測、氣體感測與電子場發射之研究。所有合成產物均遵守「氣相-液相-固相」機制。其產物包含二氧化錫、二氧化錫銻及二氧化錫銻批覆二氧化矽殼核奈米電纜。冷場發掃描式電子顯微鏡(FESEM)、高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)、多功能薄膜X 光繞射儀(MTXRD)和X 光光電子能譜術(XPS)用來分析材料的結構與成分,紫外光與酒精感測儀用來進行奈米元件的感測分析。Keithley 237 高電壓儀提供量測奈米線與殼核奈米結構之電子場發射性能。
在照射紫外光下,二氧化錫奈米線的電流變化呈現快速的反應與回復行為,其具有高靈敏性之反應時間;本論文研究並探討添加銻到二氧化錫奈米線對紫外光感測的影響。依據不同摻雜比例合成二氧化錫銻奈米線,並測量在50 ppm、100 ppm、150 ppm 下的室溫酒精感測特性,隨載子濃度的提升,反應及回復時間快速下降;隨著Sb 摻雜量增加,根據XPS 能譜結果得到原本以Sb5+取代Sn4+漸漸轉變為以Sb3+取代Sn4+而形成p-type 半導體。
本論文另外合成二氧化錫銻批覆二氧化矽殼核奈米電纜進行電子場發射之研究。其乃藉由熱蒸鍍法沉積二氧化矽的殼層到二氧化錫銻奈米線形成殼核奈米電纜,二氧化矽其具有優異化學穩定性與機械性質可保護及穩定奈米元件的主動層,由於具由低的電子親和力(~0.6-0.8 eV),電子容易從導帶進入真空能階,其電子場發射的特性,起始電場從2.3 V/μm(未鍍二氧化矽殼層)下降至~0.35 V/μm(鍍二氧化矽殼層)。
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 2
2.1一維奈米結構成長原理 2
2.2二氧化錫的結構與特性 3
2.2.1本質二氧化錫的特性 3
2.2.2一維二氧化錫的形貌與應用 5
2.2.3異質二氧化錫的摻雜性質 8
2.3紫外光(ultraviolet, UV)感測原理 9
2.4氣體感測原理 12
2.4.1氣體吸附機制 12
2.4.2金屬氧化物的還原 16
2.5電子場發射機制 17
2.6殼核奈米結構設計 19
2.6.1材料選擇-二氧化矽(silicon dioxide, SiO2) 20
2.6.2 SnO2:Sb-SiO2殼核奈米電纜之電子場發射應用 21
第三章 實驗步驟及方法 22
3.1實驗方法 22
3.1.1實驗過程 23
3.1.2材料特性分析方法 24
3.2實驗設備 26
3.2.1高溫爐溫度控制器 26
3.2.2溫控式加熱旋轉基座蒸鍍機 28
3.2.3鍍金機 29
3.3材料特性分析儀器 30
3.3.1冷場發射掃描式電子顯微鏡(FESEM) 30
3.3.2多功能薄膜X光繞射儀(MTXRD) 30
3.3.3高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM) 31
3.3.4 X光光電子能譜術(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 32
3.4量測儀器 33
3.4.1 Keithley 237 33
3.4.2紫外光(ultraviolet, UV)感測儀 33
3.4.3氣體感測系統 33
3.4.4電子場發射量測系統 34
第四章 結果與討論 35
4.1材料特性分析:紫外光感測研究 35
4.1.1形貌分析 35
4.1.2結構分析 37
4.1.3成分分析 39
4.2紫外光(ultraviolet, UV)感測分析 42
4.2.1實驗方式與架構 42
4.2.2紫外光敏感性比較 43
4.3感測機制研究 46
4.4材料特性分析:氣體感測研究 50
4.4.1形貌分析 50
4.4.2結構分析 52
4.4.3成分分析 55
4.5氣體感測分析 61
4.5.1實驗方式與架構 61
4.5.2酒精感測特性比較 62
4.5.3反應與回復時間之討論 66
4.5.4 p-type酒精感測機制討論 67
4.5.5不同摻雜量之變化(反應、回復、敏感性、導電率) 68
4.6材料特性分析:電子場發射特性研究 74
4.6.1形貌分析 74
4.6.2結構分析 76
4.6.3成分分析 79
4.7電子場發射特性分析 83
4.7.1實驗方式與架構 83
4.7.2電子場發射性質比較 83
第五章 結論 88
紫外光(ultraviolet, UV)感測分析 88
酒精氣體感測分析 88
電子場發射特性分析 89
第六章 未來發展 91
參考文獻 92
1.M. A. Aouaj, R. Diaz, A. Belayachi, F. Rueda and M. A.
Lefdil, MRS Bull., 44 (2009) 1458.
2.G. Martinelli, M. C. Carotta, E. Traversa and G.
Ghiotti, MRS Bull., 24 (1999) 30.
3.Y. G. Sun and Y. N. Xia, Adv. Mater., 14 (2002) 833.
4.R. S. Wagner and W. C. Ellis, Appl. Phys. Lett., 4
(1964) 89.
5.D. Calestania, M. Zhaa, G. Salviatia, L. Lazzarinia, L.
Zanottia, E. Cominib and G. Sberveglierib, Journal of
Crystal Growth, 275 (2005) 2083.
6.H. W. Kim, S. H. Shim, J. W. Lee, J. Y. Park and S. S.
Kim, Chem. Phys. Lett., 456 (2008) 193.
7.J. M. Wu, H. C. Shih, and Y. K. Tseng, Japanese J. Appl.
Phys., 46 (2007) 1792.
8.Z. M. Jarzebski and J. P. Marton, J. Electronchem. Soc.,
123, (1967) 199C.
9.Y. J. Chen, X. Y. Xue, Y. G. Wang and T. H. Wang, Appl.
Phys. Lett., 87 (2005) 233503.
10.L. M. Cukrov, P. G. McCormick, K. Galatsis and W.
Wlodarski, Sensors and Actuators B, 77 (2001) 491.
11.J. M. Wu and C. H. Kuo, Thin Solid Films, 517 (2009)
3870.
12.S. Mathur, S. Barth, H. Shen, J. C. Pyun, and U.
Werner, Small, 1 No.7 (2005) 713.
13.J. M. Wu and C. H. Kuo J. Phys. D: Appl. Phys. 42
(2009) 125401
14.Y. K Liu, C. L. Zheng, W.Z. Wang, C. R. Yin and G. H.
Wang, Adv. Mater., 13, No. 24 (2001) 1883
15.J. Q. Hu, X. L. Ma, N. G. Shang, Z. Y. Xie, N. B. Wong,
C. S. Lee, and S. T. Lee, J. Phys. Chem. B, 106 (2002)
3823.
16.B. Wang, Y. H. Yang, C. X. Wang, N. S. Xu, and G. W.
Yang, J. Appl. Phys., 98 (2005) 124303.
17.E. Comini, G. Faglia, and G. Sberveglieri, Zhengwei Pan
and Zhong L. Wang, Appl. Phys. Lett., Vol. 81, No. 10
(2002) 1869.
18.A. E. Rakhshani, Y. Makdisi, and H. A. Ramazaniyan, J.
Appl. Phys. 83 (2), (1998) 1049.
19.X. Y. Xue, Y. J. Chen, Y. G. Liu, S. L. Shi, Y. G.
Wang, and T. H. Wanga, Appl. Phys. Lett., 88 (2006)
201907.
20.P. Nguyen, H. T. Ng, J. Kong, A. M. Cassell, R. Quinn,
J. Li, J. Han, M. McNeil, and M. Meyyappan, Nano
Letters, Vol. 3, No. 7 (2003) 925.
21.H. Kim and A. Pique, Appl. Phys. Lett., 84, (2004) 218.
22.Q. Wan, E. N. Dattoli and Wei Lu, Appl. Phys. Lett., 90
(2007) 222107.
23.J. Huang, A. Lu, B. Zhao and Q. Wan, Appl. Phys. Lett.,
91 (2007) 073102.
24.J. M. Wu, Thin Solid Films, 517 (2008) 1289.
25.Q. Wan and T. H. Wang, Chem. Commun., (2005) 3841.
26.Q. Wan, E. Dattoli and W. Lu, Small, 4 , no.4, (2008)
451.
27.A. B. Bhisea, D. J. Latea, P. S. Walkeb, M. A. Morea,
V. K. Pillaib, I. S. Mullab and D. S. Joaga, Journal of
Crystal Growth, 307 (2007) 87.
28.Q. H. Li, T. Gao, Y. G. Wang and T. H. Wang, Appl.
Phys. Lett., 86 (2005) 123117.
29.H. Kind, H. Yan, B. Messer, M. Law and P. Yang, Adv.
Mater., 14 (2002) 158.
30.X. Y. Xue, T. L. Guo, Z. X. Lin and T. H. Wang,
Materials Letters, 62 (2008) 1356.
31.Q. H. Li, Q. Wan, Y. X. Liang and T. H. Wang, Appl.
Phys. Lett., 84 (2004) 4556.
32.Y. Takahashi, M. Kanamori, A. Kondoh, H. Minoura and Y.
Ohya, Jpn. J. Appl. Phys., 33 (1994) 6611.
33.M. Law, H. Kind, B. Messer, F. Kim and P. Yang, Angew.
Chem., 13 (2002) 114.
34.S. M. Sze, “Semiconductor Sensor”, John Wiley and
Sons, pp.388-396
35.H. Zhaoa, Y. Li , L. Yang and X.Wu, Materials Chemistry
and Physics, 112 (2008) 244.
36.陳美杏,國立成功大學工程科學研究所碩士論文 ”微型半導
體式氧氣感測器之設計製作與測試”
37.C. T. Hu, C. K. Liu, M. W. Huang, S. H. Syue, J. M. Wu,
Y. S. Chang, J. W. Yeh and H. C. Shih, Diamond &
Related Materials, (2008).
38.X. Y. Xue, Y. J. Chen, Q. H. Li, C. Wang, Y. G. Wang
and T. H. Wang, ibid., 88 (2006) 182102.
39.X. Y. Xue, Y. J. Chen, Y. G. Wang, and T. H. Wang,
Appl. Phys. Lett., 86 (2005) 233101.
40.A. Kolmakov, Y. Zhang, G. Cheng and M. Moskovits, adv.
Mater., 15 (2003).
41.陳聖元、呂助增、李明謁、陳麒麟 “碳材料之場發射機制
探討” 科儀新知第二十六卷第四期94.2
42.H. Luo, Q. Wan, W. L. Liu, M. Zhang, Z. F. Di, S.Y.
Wang, Z. T. Song, C. L. Lin and J. Y. Dai,
Nanotechnology, 15 (2004) 1424.
43.L. H. Chan, K. H. Hong, D. Q. Xiao, W. J. Hsieh, S. H.
Lai, H. C. Shih, T. C. Lin, F. S. Shieu, K. J. Chen and
H. C. Cheng, Appl. Phys. Lett., 82 (2003) 4334.
44.C. X. Xu, X. W. Sun and B. J. Chen, Appl. Phys. Lett.,
84 (2004).
45.L. Li, F. Zong, X. Cui, H. Ma, X. Wu, Q. Zhang, Y.
Wang, F. Yang and J. Zhao, Materials Letters, 61 (2007)
4152.
46.Jr H. He, Te H. Wu, Cheng L. Hsin, Kun M. Li, Lih J.
Chen, Yu L. Chueh, Li J. Chou and Zhong L. Wang, Small,
2 No. 1 (2006) 116.
47.H. S. Jang, S. O. Kang and Y. I. Kim, Solid State
Communications, 140 (2006) 495.
48.S. Chappel, S. G. Chen and A. Zaban, American Chemical
Society Langmuir, 18 (2002) 3336.
49.Y. Ryu, Y. Tak and K. Yong, Nanotechnology, 16 (2005)
S370.
50.J. M. Wu, J. Phys. Chem. C, 112 (2008) 13192.
51.B. T. Park and K. Yong, Nanotechnology, 15 (2004) S365.
52.Y. L. Chueh, L. J. Chou and Z. L. Wang, Angew. Chem.
Int. Ed., 45 (2006) 7773.
53.Y. Li, C. Ye, X. Fang, L. Yang, Y. Xiao and L. Zhang,
Nanotechnology, 16 (2005) 501.
54.H. Zhang, X. Luo, J. Xu, B. Xiang and D. Yu, J. Phys.
Chem. B, 108 (2004) 14866.
55.R. Evrard and A. N. Trukhin, Phys. Rev. B, 25 (1982)
4102.
56.H. N. Alshareef, K. Choi, H. C. Wen, H. Luan, H.
Harris, Y. Senzaki, P. Majhi, B. H. Lee, and R. Jammy,
Appl. Phys. Letts., 88 (2006) 072108.
57.http://heliumclub.usc.edu/Refs/Vapor/htm
58.W. E. Morgan and J. R. Van Wazer, J. Phys. Chem., 77
(1973) 964.
59.Y. Okazaki, T. Tateishi and Y. Ito, Mater. Trans. JIM,
38 No1 (1997) 78.
60.S. Badrinarayanan, A.B. Mandale, V.G. Gunjikar and A.
P. B. Sinha, J. Mater. Sci., 21 (1986) 3333.
61.D. Costa, P. Marcus, W. P. Yang, J. Electrochem. Soc.,
141 No10, (1994) 2669.
62.John R. Van Wazer, Wayne E. Morgan and Wojciech J.
Stec, Inorg. Chem., 12 No 4, (1973) 953.
63.R. Izquierdo, E. Sacher and A.Yelon, Appl. Surf. Sci.,
40 (1989) 175.
64.R. Delobel, H. Baussart, J. Leroy, J. Grimblot and
L.Gengembre, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 79 (1983)
879.
65.M. Chen, X. Xia, Z. Wang, Y. Li, J. Li and C. Gu,
Microelectronic Engineering, 85 (2008) 1379.
66.C. D. Wagner, J. F. Moulder, L. E. Davis and W. M.
Riggs, Perking-Elmer Corporation, Physical Electronics
Division (end of book).:
67.P. A.Grutsch, M. V. Zeller and T. P. Fehlner, Inorg.
Chem. 12, (1973) 1432.
68.T. L. Barr, The Journal of Physical Chemistry, 82 No16
(1978) 1801.
69.A. Atrens and S. Jin, Applied Physics A, 42 (1987) 149.
70.C. D. Wagner, Discuss. Faraday Soc., 60 (1975) 291.
71.李尚謙,國立中山大學材料科學研究所碩士論文 “以超音波
霧化法製備之銻及鉭摻雜氧化錫薄膜之光電特性”
72.V. Geraldo, L. V. A. Scalvi, P. N. Lisboa-Filho and C.
Morilla-Santos, J. Physics and Chemistry of Solids, 67
(2006) 1410.
73.D. Briggs and M.P. Seah, “Practical surface
analysis”, John WILLEY & SONS. Vol. 1, second edition
1993.
74.D. Sprenger, H. Bach, W. Meisel and P. Gutlich, J. Non
-cryst. Solids, 126 (1990) 111.
75.W. A. M. Aarnik, A. Weishaupt and A. Van Silfout, Appl.
Surf. Sci., 45 (1990) 37.
76.L.H. Chen, K.H. Hong, D.Q. Xiao, W.J. Hsieh, S.H. Lai,
H.C. Shih, T.C. Lin, F.S. Shieu, K.J. Chen and H.C.
Cheng, Appl. Phys. Lett., 82 (2003) 4334.
77.C.X. Xu, X.W. Sun and B.J. Chen, Appl. Phys. Lett., 84
(2004) 1540.
78.C. W. Fang, J. M. Wu, L. T. Lee, Y. H. Hsien, S. C. Lo
and C. H. Chen, Thin Solid Films, 517 (2008) 1268.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔