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研究生:吳凱倫
研究生(外文):Kelan Wu
論文名稱:不同水溶液低溫成長氧化鋅奈米柱之特性研究
論文名稱(外文):The study of low temperature grown ZnO nanorods by various aqueous solutions
指導教授:陳正和陳正和引用關係林金雄林金雄引用關係
指導教授(外文):Dr. Cheng-Ho ChenDr. Jin-Shyong Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:129
中文關鍵詞:氧化鋅奈米柱水溶液法
外文關鍵詞:Zinc oxideNanorodsAqueous solution
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本實驗利用水熱法成長氧化鋅一維奈米結構,鑑於許多關於水熱法成長氧化鋅奈米柱的文獻研究結果發現,在維持90℃的反應環境是生成六方晶體之氧化鋅奈米柱體的最佳溫度,本研究則以去離子水(Deionized Water)、鹼性離子水(Alkaline Ion Water)、逆滲透濾水(Reverse Osmosis Filtration Water)、自來水(Tap Water)等四種水溶液作為硝酸鋅(Zinc Nitrate)和介面活性劑六亞甲基四胺(C6H12N4, HMT)的溶劑,比對其所成長的氧化鋅奈米柱之特性分析,來探討溶液對水熱法成長氧化鋅一維奈米結構的影響。
本研究藉由酸鹼度計的量測,來探討水溶液的酸鹼值對氧化鋅奈米柱體的成長影響程度,再以場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope, SEM)觀察四種水溶液對氧化鋅奈米柱表面形態與微結構的影響;運用 X 光繞射儀(X-Ray Diffractometer, XRD)、能量散射光譜儀(Energy Dispersive Spectrometer)來鑑定奈米柱之結晶相與成份分析,最後再利用紫外光-可見光吸收光譜儀 (Uv-Vis)與光激螢光光譜儀(Photoluminescence Spectrometer)比較各水溶液所生成的氧化鋅奈米柱之磊晶品質。

In this study, one dimensional structure of the zinc oxide was grown by hydrothermal method. In view of the literature found that the optimum temperature of ZnO nanorods were grown by hydrothermal method maintaining 90 ℃ environment to generate hexagonal ZnO nanorodsthe of the body. In the study, we used four kinds of aqueous solution such as Deionized Water, Alkaline Ionized Water, Reverse Osmosis Filtration Water, and Tap Water,zinc (Zinc Nitrate) solvent and surfactants six methylene tetramine (C6H12N4, HMT), zinc oxide nanorods than its growth characteristics, to explore the solution of one-dimensional zinc oxide grown by hydrothermal methodnanostructures.
The effect of pH value in the grown ZnO nanorods aqueous solution was investigated in this work. The growth of zinc oxide nano-cylinder by field emission scanning electron microscope (Field Emission Scanning Electron Microscope, SEM) observation four kinds aqueous solution on the surface morphology and microstructure of ZnO nanorods; using X-ray diffraction (X-Ray diffractometer, XRD), energy dispersive spectrometer (Energy Dispersive Spectrometer) to identify the crystalline phase and composition analysis of the nanopillars, Finally, the use of UV-Visible absorption spectrometer (Uv-Vis meter) and photoluminescence spectrometer (Photoluminescence Spectrometer) generated by each aqueous solution of zinc oxide nanorods epitaxial quality.

摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
圖 目 錄 vii
表 目 錄 x
第一章 緒 論 1
1.1 研究背景 1
1.2 奈米科技 1
1.2.1 奈米材料的定義與結構 2
1.2.2 奈米製程 3
1.2.3 奈米材料的物理效應 3
1.2.4 奈米材料的特性 6
1.3 研究動機 9
第二章 文 獻 回 顧 10
2.1 材料簡介 10
2.1.1 半導體 10
2.1.2 氧化鋅物理性質 15
2.1.3 氧化鋅的電學性質 19
2.1.4 氧化鋅的用途 20
2.2 氧化鋅的製備途徑 23
2.2.1 氧化鋅的提煉製程 23
2.2.2 奈米級氧化鋅粉體的製程 24
2.3 製備氧化鋅奈米線 (柱)的方法 26
2.3.1 AAO 模具法 27
2.3.2 水熱法 30
2.3.3 氣相沉積法 31
2.3.4 VLS 單晶固-液-汽成長法 40
2.3.5 鋅蒸氣氧化法 43
第三章 實 驗 方 法 與 步 驟 45
3.1 實驗流程 45
3.2 實驗藥品與材料 46
3.3 實驗設備 47
3.4 實驗步驟 48
3.4.1 導電玻璃之清洗程序 48
3.4.2 晶種層之製備 48
3.4.3 水溶液法溶液配製 48
3.5 製程設備儀器 49
射頻磁控濺鍍機 49
3.6 分析儀器 52
3.6.1 電子顯微鏡 (Electron microscope) 52
3.6.2 X-光繞射頻譜分析儀 (X-ray Diffractometer) 54
3.6.3 X光能量散佈光譜儀(Energy Dispersive Spectrometer) 62
3.6.4 紫外光-可見光吸收光譜儀 (Uv-vis) 69
3.6.5 光激發螢光光譜儀 (Photoluminescence) 77
3.6.6 酸鹼值檢測計(pH Meter) 79
3.6.7 接觸角量測儀(Contact Angle Meters) 81
第四章 結 果 與 討 論 86
4.1 氧化鋅奈米柱薄膜的微結構分析 86
4.1.1 FE−SEM電子顯微鏡影像解析 86
4.1.2 EDS能量散佈光譜分析 97
4.2 XRD繞射圖譜分析 101
4.3 PL光激發螢光光譜分析 105
4.4 UV/Vis光譜分析 110
4.5 CAM接觸角量測分析 113
4.6 成長氧化鋅奈米柱水溶液的酸鹼值分析 119
第五章 結 論 121
參 考 文 獻 123


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