跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(34.226.244.254) 您好!臺灣時間:2021/08/01 05:14
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

: 
twitterline
研究生:陳正庸
研究生(外文):Chen, Zheng-Yong
論文名稱:合成矽奈米線之電漿化學汽相沉積系統組裝測試
論文名稱(外文):Construction Of Plasma Chemical Vapor Deposition System For Silicon Nanowires
指導教授:蕭錫鍊蕭錫鍊引用關係
指導教授(外文):Hsiao, Hsi-Lien
口試委員:江雨龍洪雪行楊安邦
口試委員(外文):Jiang, Yeu-LongHung, Hseuh-HsingYang, An-Bang
口試日期:2012-06-14
學位類別:碩士
校院名稱:東海大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
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:71
中文關鍵詞:奈米線漸變式折射率觸媒電漿輔助化學氣相沉積低壓化學氣相沉積
外文關鍵詞:nanowiregraded index (GRIN)catalystplasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD)
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:640
  • 評分評分:
  • 下載下載:24
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
目前實驗室合成一維奈米結構有兩項突出的結果,分別為:使用金觸媒並利用冷壁式電漿化學氣相沉積系統合成筆直直立的矽奈米柱以及使用金鎵金觸媒並利用熱壁式低壓化學氣相沉積系統合成錐狀形貌的矽奈米柱;
但是,冷壁式電漿化學氣相沉積系統面臨製程上的瓶頸,因此本研究主要建構一組新的電漿化學氣相沉積系統並於新系統中測試合成矽奈米線,未來希望藉由此系統可以結合上述兩項成果已達到單晶而且錐狀形貌的筆直直立矽奈米線;同時,部分相關研究可於原先系統同步進行,因此分為兩個系統進行實驗並得到以下結果:
於先前的電漿化學氣相沉積系統之實驗結果:(1)金鎵金觸媒可以合成具有錐狀的筆直直立矽奈米線以及(2)使用自製的直接式加熱器,於無電漿環境下,利用金鎵金觸媒可以合成具有六面體 (facet) 的矽奈米線。
於新架設的系統中,調變電漿功率以及製程壓力對於合成筆直直立矽奈米線之結果:(1)射頻功率越大,奈米線彎曲的程度越嚴重以及(2)製程壓力越大對於奈米線的成長速率越快,但成長速率亦會受到射頻功率的限制而使長度達到飽和。



關鍵字:奈米線、漸變式折射率、觸媒、電漿化學氣相沉積以及低壓化學氣相沉積

The results of synthesizing 1-D nanostructure in the our laboratory (LAMPS):The vertically oriented nanorods are synthesized using Au as catalyst by cold-wall PECVD system and the taper morphology with single crystal nanorods are synthesized using Au-Ga-Au as catalyst by hot-wall LPCVD system.
However, the previous PECVD system confronts the bottleneck of synthesizing vertically oriented silicon nanowires. Therefore, this study is to construct a new set of PECVD system, and to test the system for synthesizing nanowires. At the same time, the parts of experimental parameters still carry out in the previous PECVD system. In the future, the taper morphology of vertically oriented nanowires with single crystal will be successfully synthesized using Au-Ga-Au as catalysts by this PECVD system. The current results of this study are as follows:
The results of previous PECVD system test:(1) It synthesized successfully the vertically oriented Si nanowire with taper morphology using Au-Ga-Au as catalyst;(2) It synthesized the Si nanowires with facet using Au-Ga-Au by the design of the direct heating myself
The results of new PECVD system test:(1) Bending of nanowire is becoming serious with increasing RF-power. (2) The growth rate of the nanowires increase with raising the process pressure. But that can be confined to be smaller than 10torr.

Keywords: nanowire, graded index (GRIN), catalyst, plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD)

誌謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 序論 1
1-1 簡介太陽電池發展 1
1-2 文獻回顧 6
第二章 筆直直立矽奈米錐之介紹 13
2-1 矽太陽電池 13
2-2 為何製作奈米線 16
2-3 徑向pn接面奈米線的特性 19
2-4 合成筆直直立奈米線的優勢 19
2-5 錐狀結構的光學特性 20
第三章 本實驗室合成筆直直立的奈米柱以及單晶矽奈米線之
介紹 22
3-1 電漿輔助化學氣相沉積合成筆直直立矽奈米柱 22
3-1-1 電漿化學氣相沉積系統示圖 22
3-1-2 電漿鞘產生之原理 22
3-1-3 利用電漿鞘合成筆直直立矽奈米柱 24
3-2 低壓化學氣相沉積合成單晶奈米錐 24
3-3 目前合成奈米線面臨的問題 25
3-3-1 影響矽奈米柱成長過程的可能原因 25
3-3-2 觸媒對一維奈米結構之影響 26
3-3-3 矽奈米線的界面復合效應 27
第四章 研究動機 29
第五章 研究目的 30
第六章 研究方法 31
6-1 實驗步驟 31
6-2 合成奈米線之歷程圖 32
6-3 實驗方向 32
6-3-1 原本的電漿化學氣相沉積系統合成矽奈米錐之測試 32
6-3-2 新系統之架設構想 33
6-3-3 新架設電漿化學氣相沉積系統合成矽奈米線之測試 33
6-4 儀器介紹 35
6-4-1 直流濺射鍍膜系統 35
6-4-2 電容式偶合射頻電漿源 36
6-4-3 化學氣相沉積系統 38
6-4-4 射頻電漿輔助化學氣相沉積系統 39
6-4-5 電子束蒸鍍系統 40
6-4-6 掃描電子顯微鏡 41
第七章 研究結果與討論 42
7-1 於舊電漿化學氣相沉積系統合成矽奈米錐架設新系統 42
7-1-1 降低矽甲烷流量對合成奈米線之影響 42
7-1-2 增加氫氣流量對合成奈米線之影響 44
7-1-3 增加壓力對合成奈米線之影響 47
7-1-4 自製直接式加熱器合成奈米線並觀察其形貌差異 50
7-1-5 氫氟酸蒸氣蝕刻矽奈米線 52
7-2 新架設電漿化學氣相沉積系統合成矽奈米線之測試 54
7-2-1 以先前成功合成筆直直立矽奈米線之參數並於新系
統作測試 54
7-2-2 功率密度對合成矽奈米線之影響 56
7-2-3 氬氣對合成奈米線之影響 57
7-2-4 架設石英爐管對合成奈米線之影響 60
7-2-5 製程壓力對合成矽奈米線之影響 62
第八章 結論 66
參考文獻 67
[1] T. Stelzner, M. Pietsch, G. Andrä, F. Falk, E. Ose, and S.Christiansen, Nanotechnology 19,295203 (2008).
[2] Loucas Tsakalakos,Joleyn Balch, Jody Fronheiser, Min-YShih, Steven F. LeBoeuf, Mathew Pietrzykowski, Peter J. Codella, Bas A. Korevaar, Oleg Sulima, Jim Rand, Anilkumar Davuluru, and Umakant Rapol, Journal of Nanophotonics 1, 013552 (2007).
[3 ] Brendan M. Kayes, Michael A. Filler, Morgan C. Putnam, Michael D. Kelzenberg, Nathan S. Lewis, and Harry A. Atwater, Applied Physics Letters 91, 103110 (2007).
[4 ] Adrian P. Goodey, Sarah M. Eichfeld, Kok-Keong Lew, Joan M. Redwing, and Thomas E. Mallouk, J. AM. Chem. Soc. 129, 12344-12345 (2007).
[5 ] Wei Wang, Shaomin Wu, Kitt Reinhardt, Yalin Lu,and Shaochen Chen, Nano Lett. 10, 2012–2018 (2010).
[6 ] Michael D. Kelzenberg, Shannon W. Boettcher, Jan A. Petykiewicz, Daniel B. Turner-Evans, Morgan C. Putnam, Emily L. Warren, Joshua M. Spurgeon, Ryan M. Briggs, Nathan S. Lewis and Harry A. Atwater, Nature Materials 9, 239–244 (2010).
[7 ] Bjorn C. P. Sturmberg, Kokou B. Dossou,Lindsay C. Botten, Ara A. Asatryan, Christopher G. Poulton, C. Martijn de Sterke, and Ross C. McPhedran, Optica Express 19, A1067 (2011).
[8 ] Kuiqing Peng, Aijiang Lu, Ruiqin Zhang, and Shuit-Tong Lee, Adv. Funct. Mater.18, 3026–3035 (2008).
[9 ] Erik Garnett and Peidong Yang, 1z | Nano Lett. 10, 1082–1087 (2010).
[10 ] Ming-Liang Zhang, Kui-Qing Peng, Xia Fan, Jian-Sheng Jie, Rui-Qin Zhang, Shuit-Tong Lee, and Ning-Bew Wong, J. Phys. Chem. C 112, 4444-4450 (2008).
[11 ] Guangbi Yuan, Kenneth Aruda, Sa Zhou, Andrew Levine, Jin Xie, and Dunwei Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 2334–2338 (2011).
[12 ] Yi-Fan Huang et al., Nature Nanotechnology 2, 770 - 774 (2007).
[13 ] Jia Zhu, Zongfu Yu, George F. Burkhard, Ching-Mei Hsu, Stephen T. Connor, Yueqin Xu, Qi Wang, Michael McGehee, Shanhui Fan, and Yi Cui, Nano Lett. 9 (1), 279-282 (2009).
[14 ] J. B. Hannon, S. Kodambaka, F. M. Ross & R. M. Tromp, Nature 440 , 69-71 (2006).
[15 ] H. Hamidinezhad et al.,Applied Surface Science 257, 9188 (2011).
[16 ] H. Hamidinezhad et al., Journal of Crystal Growth 332, 7–11(2011).
[17 ] J. R. Morante, J. E. Carceller, A. Herms, P. Cartujo, and J. Barbolla, Appl. Phys. Lett. 41,656 (1982).
[18 ] YEWU WANG, VOLKER SCHMIDT, STEPHAN SENZ AND ULRICH GO¨ SELE, nature nanotechnology1, 186-189 (2006).
[19 ] Annalisa Convertino, Massimo Cuscuna, Giuseppe Nicotra, Corrado Spinella, Laura Felisari, Guglielmo Fortunato, Faustino Martelli, Journal of Crystal Growth 335, 10–16 (2011).
[20 ] Andrea Kramer, Torsten Boeck, Peter Schramm, Roberto Fornari, A. Kramer et al., Physica E 40, 2462–2467 (2008).
[21 ] A. Lugstein, M. Steinmair, Y.J. Hyun, and E. Bertagnolli, Applied Physics Letters 90, 023109 (2007).
[22 ] Joonho Bae, Niraj N. Kulkarni, Ji Ping Zhou, John G. Ekerdt, Chih-Kang Shih, Journal of Crystal Growth 310, 4407–4411 (2008).
[23 ] Sonia Conesa-Boj, Ilaria Zardo, Sonia Estrade, Li Wei, Pierre Jean Alet, PereRocaiCabarrocas, Joan R. Morante, Francesca Peiro, Anna Fontcuberta i Morral, and Jordi Arbiol, Crystal Growth & Design 10, 1534-1543 (2010).
[24 ] F Iacopi, P M Vereecken, M Schaekers, M Caymax, N Moelans, B Blanpain, O Richard, C Detavernier and H Griffiths, Nanotechnology 18, 505307 (2007).
[25 ] I Zardo, L Yu, S Conesa-Boj, S Estrad´e, Pierre Jean Alet, J R¨ossler, M Frimmer, P Roca i Cabarrocas, F Peir´o, J Arbiol, J R Morante and A Fontcuberta i Morral, Nanotechnology 20, 155602 (2009).
[26 ] M. Yan, H. T. Zhang, E. J. Widjaja, and R. P. H. Chang, Journal of Applied Physics 94, 5240 (2003).
[27 ] Yi Cui, Lincoln J. Lauhon, Mark S. Gudiksen, Jianfang Wang, and Charles M. Lieber, Applied Physics Letters 78, 2214-2216 (2001).
[28 ]Guangbi Yuan, Huaizhou Zhao, Xiaohua Liu, Zainul S. Hasanali, Yan Zou, Andrew Levine,and Dunwei Wang, Angew. Chem. 121, 9860–9864 (2009).
[29 ] Kevin Raiber, Andreas Terfort, Carsten Benndorf, Norman Krings, Hans-Henning Strehblow, K. Raiber et al., Surface Science 595, 56–63 (2005).
[30 ] Daniel E. Perea, Nan Li,Robert M. Dickerson, Amit Misra, and S. T. Picraux, Nano Lett. 11, 3117–3122 (2011).
[31 ] J. A. Dobrowolski, Daniel Poitras, Penghui Ma, Himanshu Vakil, and Michael Acree, Applied Optics 41, 3075-3083 (2002).
[32 ] 王英儒,東海大學物理系碩士論文,2011。
[33 ] 江宗益,東海大學物理系碩士論文,2011。
[34 ] Chang-Beom Jin, Jee-Eun Yang, and Moon-Ho Jo, Applied Physics Letters 88, 193105 (2006).
[35 ] H. Schmid, M. T. Björk, J. Knoch, H. Riel, W. Riess et al., Journal of Applied Physics 103, 024304 (2008).
[36 ] R. S. Wagner and W. C. Ellis, Applied Physics Letters 4, 89 (1964).
[37 ] Volker Schmidt,* Joerg V. Wittemann, Stephan Senz, and Ulrich Gosele, Adv. Mater. 21, 2681–2702 (2009).
[38 ] V. Schmidt, J.V. Wittemann, and U. Gosele, Chem. Rev. 110, 361-388 (2010).
[39 ] Bozhi Tian, Thomas J. Kempa and Charles M. Lieber, Chem.
Soc. Rev. 38, 16–24 (2009).
[40 ] Brendan M. Kayes and Harry A. Atwater, Journal of Applied Physics 97, 114302 (2005).

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top