簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 許景盛
Jing-Sheng Syu
論文名稱: 碳化矽奈米針製備及其形成機制之研究
Fabrication and Formation Mechanism of SiC Nanotips
指導教授: 黃振昌
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 碳化矽奈米針電漿輔助化學氣相沉積儀
相關次數: 點閱:1下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本論文利用平面式微波輔助化學氣相沉積系統(Microwave plasma enhanced chemical vapor deposition),以Si(100)為基板成長a-SiC:H奈米針狀結構。並以SEM、Raman、TEM、XPS、FTIR及AES分析其微結構和化學鍵結。控制適當偏壓、氣壓以及CH4:H2流速比例,從不同製程時間探討孕核及成長,並確立a-SiC:H奈米針狀結構形成的機制有三步驟:(一) CH4:H2電漿與Si基材反應成非晶SiC核;(二) CH4:H2電漿選擇性轟擊未成核的Si基板;(三) CH4:H2電漿與針狀結構作用形成SiC鍵結的外層。
    當製程時間增加,非晶形碳化矽奈米針的長度因為轟擊效應而增加。隨著CH4:H2流速比例提高,非晶形碳化矽奈米針的分布密度因為反應成核數量提高而增加。
    將奈米針經過不同溫度的真空退火,得知非晶形碳化矽奈米針狀結構產生含多晶3C-SiC的針狀結構。隨著退火溫度的增加,含多晶3C-SiC的針狀結構中SiC鍵結的FTIR訊號強度越高,表示其結晶性越好。


    致謝 I 中文摘要 II 目錄 IV 圖表目錄 VII 第一章 緒論 1 1-1 碳化矽的結構與性質 1 1-1.1 碳化矽的結構 1 1-1.2 碳化矽的性質 3 1-2 碳化矽的應用 4 1-2.1 機械功能元件 4 1-2.2 光電元件 4 1-2.3 高功率元件 5 1-3 碳化矽的製程方法 5 1-3.1 塊材 5 1-3.2 薄膜 6 1-3.3 奈米結構 8 1-4 研究動機 9 1-5 論文架構 10 參考文獻 11 第二章 實驗流程及實驗各項分析 20 2-1 實驗流程 20 2-2 實驗方法 21 2-2.1 平面型微波電漿輔助化學氣相沉積儀 21 2-2.2平面型微波電漿輔助化學氣相沉積儀實驗步驟 22 2-2.3 真空退火系統 24 2-2.4真空退火系統實驗步驟 24 2-3 各項實驗分析 25 2-3.1 掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscopy, SEM) 25 2-3.2 穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscopy, TEM) 25 2-3.3 X射線光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectrometer, XPS; ESCA) 26 2-3.4 拉曼光譜儀(Raman spectroscopy) 27 2-3.5 傅立葉轉換紅外光譜儀(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR) 27 2-3.6 歐傑電子能譜(Auger electron spectroscopy, AES) 28 參考文獻 30 第三章 非晶形碳化矽奈米針之研究 32 3-1 非晶相碳化矽奈米針的製備 32 3-2 甲烷濃度對於成長非晶形碳化矽/矽奈米針的影響 39 3-3 退火對於不同製程時間的非晶形碳化矽/矽奈米針的影響 41 3-4 退火對於CH4:H2流速比的非晶形碳化矽奈米針的影響 46 參考文獻 49 第四章 結論 69

    第一章
    1. W. A. De Heer, W. S. Basca, A. Chatelain, T. Gerfin, R. Humphreybaker, L. Forro, Science, 268 (1995) 845
    2. S. Fan, M. G. Chapline, N. R. Franklin, T. W. Tomber, A. M. Cassell, H. Dai, Science, 283 (1999) 512
    3. B. Vigolo, A. Penicaud, C. Coulon, C. Sauder, R. Pailler, C. Journet, Science, 290 (2000) 1331
    4. Y. Li, G. W. Meng, L. D. Zhang, F. Phillipp, Appl. Phys. Lett., 76 (2000) 2011
    5. J. Hu et al, Acc. Chem. Res., 32 (1999) 435
    6. Yoon Soo Park, SiC Materials and Devices, 52 (1998)
    7. Z. Pan, H. -L. Lai, F. C. K. Au, X. Duan, W. Zhou, W. Shi, N. Wang, C. –S. Lee, N. –B. Wong, S. –T. Lee, S. Xie, Adv. Mater., 12 (2000) 1186
    8. Willian D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering An Introduction, Wiley, (1999)
    9. 李文鴻,”電子迴旋共振化學氣相沉積碳化矽薄膜之低溫成長的研究” , 國立台灣科技大學化學工程技術研究所博士論文, (1994)
    10. C. -M. Zetterling, Process Technology for Silicon Carbide Device, The Institution of Electrical Engineers (2002) 2
    11. Y.-M. Li, B.F. Fieselmann, A. Catalano, Amorphous and Crystalline Silicon Carbide IV, Springer-Verlag (1992) 229
    12. T. Takeuchi, H. Amano, K. Hiramatsu, N. Sawaki, I. Akasaki, J. Crystal Growth, 115 (1991) 634
    13. C. H. Wei, Z. Y. Xie, L. Y. Li, Q. M. Yu, J. H. Edgar, J. Electron. Mater., 29 (2000)317
    14. H. J. Kim, R.F. Davis, J. Appl. Phys., 60 (1986) 2897
    15. J. D. Hwang, Y. K. Fan, Y. J. Song, D. N. Yaung, Jpn. J. Appl. Phys., 34 (1995) 1447
    16. M. Bhatnagar, B. J. Baliga, IEEE Trans. Electron Devices, 40 (1993) 645
    17. V. E. Chlnokov, A. L. Svrkin, Mater. Sci. Eng. B, 46 (1997) 248
    18. G. Rehder, M.N.P. Carren˜o, Journal of Non-Crystalline Solids, 352 (2006) 1822
    19. L. G. Matus, L. Tong, M. Mehregany, D. J. Larkin, P. G. Neudeck, Inst. Phys. Conf., ed. M. G. Spencer, R. P. Devary, J. A. Edmond, M. A. Khan, P. Kaplan, M. Rahman, Institute of Physics Publishing, DC, USA, 137 (1993) 185
    20. A. Chayahara, A. Masuda, T. Imura, Y. Osaka, Jpn. J. Appl. Phys., 25 (1986) L564
    21. S. Kavecky, B. Janekova, J. Madejova, P. Sajgalik, J. Eur. Ceram. Soc., 20 (2000) 1939
    22. E. D. Afaghani, K. Yamaguchi, I. Horaguchi, T. Nakamoto, Wear, 195 (1996) 223
    23. I. –C Leu, Y. –M. Lu, M. –H. Hon, J. Cryst. Growth, 167 (1996) 607
    24. u. M.K. Han, J.S. Park, Y.Mastumoto, H. Okamoto, Y.Hamakawa, Proceedings of the International Conference on Amorphous and Crystalline Silicon Carbide III - and Other Group IV - IV Material, (1992) 75
    25. Z. Chen, H. Pu, M. Yu, T. Lei, Technical Digest - International Electron Devices Meeting, (1993) 221
    26. D. S. Kim, Y. H. Lee, J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 3493
    27. B.R. Stoner, J.T. Glass, Apply. Phys. Lett., 60 (1992) 698
    28. R. Kohl, C. Wild, N. Herres, P. Koidl, B.R. Stoner, J.T. Glass, Appl. Phys. Lett., 63 (1993) 1792
    29. W. A. de Heer, A. Chatelain, D. Ugarte, Science, 270 (1995) 1179.
    30. A. G. Rinzeler, J. H. Hafner, P. Nikolaev, L. Lou, S. G. Kim, D. Tomanek, P. Nordlander, D. T. Colbert, R. E. Smalley, Science, 269 (1995) 1550
    31. Q. H. Wang, T. D. Corrigan, J. Y. Dai, R. P. H. Chang, A. R. Krauss, Appl. Phys. Lett., 70 (1997) 3308
    32. P. G. Collins, A. Zettl, Phys. Rev. B, 55 (1997) 391
    33. S. S. Fan, M. G. Chapline, N. R. Franklin, T. W. Tombler, A. M. Cassell, H. J. Dai, Science, 283 (1998) 512
    34. X. P. Xu, G. R. Brandes, Appl. Phys. Lett., 74 (1999) 2549
    35. J. M. Bonard, J. P. Salvetat, T. Stockli, L. Foro, A. Chatelain, Appl. Phys. A, 69 (1999) 245.
    36. Y. Satio, K. Hamaguchi, K. Hata, K. Tohji, A. Kasuya, Y. Nishina, K. Uchida, Y. Tasaka, F. Ikazaki, M. Yumura, Ultramicroscopy, 73 (1998) 1
    37. I. Brodie, C. A. Spindt, Adv. Electron. Electron Phys., 83 (1992) 1
    38. K. Okano, S. Koizumi, S. R. P. Silva, G. A. J. Amaratunga, Nature, 381 (1996) 140
    39. W. Zhu, G. P. Kochanski, S. Jin, L. Seibles, J. Vac. Sci. Technol. B, 14 (1996) 2011
    40. W. Zhu, G. P. Kochanski, S. Jin, Science, 282 (1998) 1471.
    41. J. W. Palmour, H. S. Kong, R. F. Davis, J. Appl. Phys., 64 (1988) 2168
    42. H. Morkoc, S. Strite, G. B. Gao, M. E. Lin, B. Sverdlov, M. Burns, J. Appl. Phys., 76 (1994) 1363
    43. S. M. Rossnagel, J. J. Cuomo, W. D. Westwood, Handbook of Plasma Processing Technology, Nayes, New Jersey, (1990) 261-268
    44. 胡瑞楷, “微波電漿化學氣相沉積法成長奈米級類鑚膜尖狀結構”, 國立清華大學博士論文, (2002)
    45. S. D. Wolter, M. T. McClure, J. T. Glass, B. R. Stoner, Appl. Phys. Lett., 66 (1995) 2810
    46. Iijima, S. Helical microtubulus of graphitic carbon, Nature, 354 (1991) 56
    47. Y. H. Gao, Y. Bando, K. Kurashima, T. Sato, Scripta mater. 44 (2001) 1941
    48. Md. Shajahan, Y. H. Mo, K. S. Nahm, J. Vac. Sci. Technol. B, 21 (2003) 1149
    49. W. Yang, H. Araki, A. Hohyama, Q. Hu, H. Suzuki, Tetsuji Noda, J. Am. Ceram. Soc., 87 (2004) 733
    50. P. A. Janeuay, Ceram. Ind. 4 (1992) 42
    51. S. D. Wolter, B.R. Stoner, and J. T. Glass, Diamond and Related Materials, 3 (1994) 1188

    第二章
    1. 吳聚倉, “微波激發之大面積高密度表面波電漿源之研究”, 國立清華大學物理學系博士論文, (2000)
    2. “SiC-RFCVD 沉積設備 Mannual”, 聚昌科技股份有限公司, (2006)
    3. 李文鴻,”電子迴旋共振化學氣相沉積碳化矽薄膜之低溫成長的研究” , 國立台灣科技大學化學工程技術研究所博士論文, (1994)
    4. 汪建民主編, “材料分析”, 中國材料科學學會, (2005)
    5. 郭正次, 朝春光, “奈米結構材料科學”, 全華科技圖書股份有限公司, (2004)
    6. J. C. Vickerman, Surface Analysis: the principal techniques (John Wiley & Sons, U.K., 1997) P. 74
    7. 張劭儒, “含氫非晶碳薄膜的氬氣電漿浸沒處理及其液晶配向的研究”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文, (2006)
    8. J. A. Freitas, Jr. and W. J. Moore, Braz. J. Phys., 28 (1998) 12.
    9. P. Colombo, T. E. Paulson, C. G. Pantano, J. Am. Ceram. Soc. 80 (1997) 2333

    第三章
    1. R.S. Brusa, W. Deng, G. P. Karwasz, A. Zecca, G. Mariotto, P. Folegati, R. Ferragut, A. Dupasquier, Appl. Surf. Sci., 194 (2002) 106.
    2. J. Robertson, Mater. Sci. Eng. R., 37 (2002) 246.
    3. J. A. Freitas, Jr. and W. J. Moore, Braz. J. Phys., 28 (1998) 12
    4. Hediger, H.J., Infrarotspektrokopie in :Methoen der chemis chen analyse, Bd. 11, 1. Aufl., Frankfurt a. M.: Akademische Verlagsgedon: Butterwonths Scientific Publ., (1960)
    5. IR Spectroscopy Helmut Gunzler WILEY-VCH (1960)
    6. J. Chastain, “Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy”, (1992)
    7. 黃振昌, “表面分析特論”, (2005)
    8. 胡瑞楷, “微波電漿化學氣相沉積法成長奈米級類鑚膜尖狀結構”, 國立清華大學博士論文, (2002)
    9. C. –H. Hsu, H. –C. Lo, C. –F. Chen, C. –T. Wu, J. -S. Hwang, D. Das, J. Tsai, L. –C. Chen, K. –H. Chen, Nano Lett., 4 (2004) 471
    10. Y. H. Seo, K. C. Kim, H. W. Shim, K. S. Nahm, E. –K. Suh, H. J. Lee, Y. G. Hwang, D. –K. Kim, B. –T. Lee, Mater. Sci. Forum, 264-268 (1998) 199
    11. V. Cimalla, K. V. Karagodima, J. Pezoldt, G. Eichhorm, Mat. Soc. and Eng., B29 (1995) 170
    12. N. I. Cho, Y. M. Kim, J. S. Lim, C. Hong, Y. Sul, C. K. Kim, Thin Solid films, 409 (2002) 1

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE