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研究生： 陳正智
論文名稱： 混合粉末法製備SiOX奈米線之研究
SiOx Nanowires Prepared by the Mixed Powder Method
指導教授： 林樹均
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： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 61
中文關鍵詞： 管式爐 、奈米線 、發光元件
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    • 本實驗將C粉與SiO2粉等莫耳混合後置於三段均溫管式爐中加熱，可以獨立調變反應與沉積溫度參數，並通入Ar + 10 ％ H2的催化氣體，以成長奈米線。結果顯示1245-1328 ℃反應、886-1065 ℃沉積，可在氧化鋁或矽基板表面成功成長出奈米線。相較於矽基板，氧化鋁基板上的奈米線數量較多、分佈較均勻、尺寸與型態也較一致。另外，氧化鋁基板背也有奈米線成長。沉積溫度越高，成長奈米線之線徑越細，直徑可從30∼70 nm；而奈米線長度可達7 □m以上。反應溫度、沉積位置、碳粉含量也都會對奈米線成長有所影響。經由SEM觀察得知，適當製程參數(如1245 ℃反應、1000 ℃沉積)所得奈米線相當平直獨立，但亦有黏結成塊情形；奈米線端點有些有圓形催化顆粒，有些則沒有。TEM分析得知，奈米線均質平滑，為SiO1.5非晶結構；奈米線端點圓形催化顆粒含有大量鐵元素。奈米線的成長機制是以奈米鐵顆粒作為催化劑的VS與VLS機制同時出現。PL量測結果發現此種SiO1.5奈米線在光譜圖中445 nm (藍光) 發現有峰值，可望在發光元件上有發展的潛力。

    摘要……………………………………………………………………..Ⅰ目錄……………………………………………………………………..Ⅱ 圖目錄…………………………………………………………………..Ⅴ 表目錄……………………………………….…………..……….... IX 一、前言………………………………………………………………1 二、文獻回顧…………………………………………………………3 2.1 奈米科技的發展……………………………………. . . . . . .3 2.2 一維( one dimensional, 1-D )奈米材料……..……. . ……4 2.3 奈米線的製備……………………..……………………….. ....5 2.3.1 氣-液-固機制( VLS機制 ) ……………..…………..…. ..6 2.3.2 氧化物輔助成長……………………….……..……........ .8 2.3.3 氣-固機構( VS機構 ) …………………….….……..…. .11 2.4 氧化矽奈米線…………………….……..………….………. .11 2.5 光激發螢光( photoluminescence, PL )原理…………..... .12 三、實驗步驟……………………………………………………………23 3.1 實驗動機與實驗流程合金粉末製備……… .…. .…. ...…..23 3.2 混合粉末製備…………………….……….…………23 3.3 奈米線製備…………………………………....…….…………23 3.4 奈米線結構分析、成份分析與性質量測…………. ..….……24 3.4.1 掃描式電子顯微鏡分析……………………………….…...24 3.4.2 穿透式電子顯微鏡分析……………………………………25 3.5 成份分析……………………………………………….….…… 25 3.6 性質量測………………………………………………..…….…25 3.6.1 光激發螢光性質量測……………………………….…….. 26 四、結果與討論………………………………………………………..32 4.1 製程參數之結果…………………………………………….…..32 4.1.1 基板的影響…………………………………..……………..32 4.1.2 沉積溫度的影響……………………………..……………..34 4.1.3 沉積位置的影響……………………………..……………..35 4.1.4 反應溫度的影響……………………………..……………..36 4.1.5 混合粉末的影響……………………………..……………..37 4.2 奈米線的微結構………………………………….……………..38 4.2.1 SEM分析……………………………………..……………..38 4.2.2 TEM分析……………………………………..……………..38 4.3 成長機制 ……………………………………………..….……..39 4.4 PL性質 ……………………………………………………………41 五、結論……………………………………………………….….……57 六、未來研究方向………………………………………………………58 七、參考文獻…………………………………………………….……59

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