自90年代奈米碳管發現以降，科學家致力於開發可控制奈米結構尺寸、成分與特性之方法，以應用於奈米元件，模板法具有便宜簡單等特色，而逐漸被應用於奈米結構製作，因此本研究以聚苯乙烯(PS)奈米球、八羥奎林鎵鹽奈米線(GaQ3 NWs)及陽極氧化鋁(AAO)等模板，利用溶液法與原子層沉積技術(ALD)製作奈米結構，並探討其特性。
首先，我們將含鎳或鐵有機溶液填滿PS奈米球間隙，再以350oC加熱去除PS，使溶液轉化成奈米蜂窩結構(nanohoneycomb)，並探討場發射特性。發現隨著含鎳有機溶液濃度增加，氧化鎳奈米蜂窩結構針尖高度變高，使場增強因子(field enhancement factor)上升。另本研究亦利用濺鍍方式將金或銀沉積於蜂窩結構中，在1000oC加熱薄膜使其再結晶進而形成奈米顆粒陣列，我們亦發現金奈米顆粒尺寸會隨著奈米球大小與濺鍍時間而變化。
我們亦利用相同方式製備氧化鈦奈米蜂窩結構，探討含鈦有機溶液表面能如何影響氧化鈦奈米蜂窩結構形貌，並量測氧化鈦奈米蜂窩結構光吸收特性；發現氧化鈦蜂窩結構能隙產生藍移現象，可能為奈米化造成量子侷限效應所致。另外，亦利用氧化鈦奈米顆粒溶液填充PS奈米球，但發現無法形成完美奈米蜂窩結構，在高溫下退火反使氧化鈦與矽基板形成矽化鈦(Ti5Si3)，而在1000oC氧化鈦奈米線會自氧化矽基地(matrix)中析出，穿透光譜結果顯示氧化鈦奈米線亦具有能隙藍移現象，並提升光觸媒特性。
AAO模板可被用來製作氧化鈦奈米管，藉由ALD可將氧化鈦均勻地成長於AAO孔洞內表面，再以氫氧化鈉移除氧化鋁基材即可得到氧化鈦奈米管，另外輔以溶液法可將銀奈米顆粒沉積於氧化鈦奈米管上。由於銀奈米顆粒可有效地捕捉電子，降低電子電洞對再結合速率，而提升氧化鈦奈米管光觸媒特性。其次，我們成功地利用GaQ3 奈米線作為模板製作氧化鋁奈米管，並藉由調整ALD循環次數控制氧化鋁奈米管壁厚，從光致發光(Photoluminescence, PL)分析得知，氧化鋁可有效地保護GaQ3 奈米線避免環境中如水與氧等氣氛破壞。
我們更進一步嘗試將ALD一層層堆疊之概念引入摻雜型奈米管製作。在GaQ3 奈米線模板上重複氧化鋅與氧化鋁ALD製程，成長鋁摻雜氧化鋅(AZO)之奈米管，藉由控制二種ALD反應循環次數比例來調整AZO奈米管中鋁含量。在ALD成長初期，氧化鋅只會在GaQ3 奈米線模板上形成奈米顆粒，而無法完全覆蓋GaQ3 奈米線，增加氧化鋁ALD反應後會提昇成核效率，形成平滑而清楚的AZO奈米管，但卻使得AZO奈米管結晶性變差，應係非晶質氧化鋁阻斷氧化鋅晶粒成長所致。而PL分析也顯示，我們可以藉由ALD循環次數與鋁含量分別控制ZnO與AZO奈米管之光致發光波長。

1 X. Y. Kong, Y. Ding, and Z. L. Wang, J. Phys. Chem. B, 108, 570 (2004).
2 J. Zygmunt, F. Krumeich, and R. Nesper, Adv. Mater., 15, 1538 (2003).
3 J. H. Lee, I. C. Leu, M. C. Hsu, Y. W. Chung, and M. H. Hong, J. Phys. Chem. B, 109, 13056 (2005).
4 Y. Wu and P. Yang, J. Am. Chem. Soc., 123, 3165 (2001).
5 X. Duan and C. M. Lieber, Adv. Mater., 12, 298 (2000).
6 H. Y. Peng, Z. W. Pan, L. X. Xu, X. H. Fan, N. Wang, C. Lee, and S. Lee, Adv. Mater., 13, 317 (2001).
7 Y. Zhang, J. Liu, R. He, Q. Zhang, X. Zhang, and J. Zhu, Chem. Phys. Lett., 360, 579 (2002).
8 W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science, 277, 1287 (1997).
9 H. Dai, E. W. Wong, Y. Z. Lu, S. Fan, and C. M. Lieber, Nature, 375, 769 (1995).
10 R. H. A. Ras, M. Kemell, J. de Wit, M. Ritala, G. ten Brinke, M. Leskelä, and O. Ikkala, Adv. Mater., 19, 102 (2007).
11 M. Knez, A. Kadri, C. Wege, U. Gösele, H. Jeske, and K. Nielsch, Nano Lett., 6, 1172 (2006).
12 C. Mu, Y. Yu, R. Wang, K. Wu, D. Xu, and G. Guo, Adv. Mater., 16, 1550 (2004).
13 H. Shin, D. K. Jeong, J. Lee, M. M. Sung, and J. Kim, Adv. Mater., 16, 1197 (2004).
14H. Hillebrenner, F. Buyukserin, M. Kang, M. O. Mota, J. D. Stewart, and C. R. Martin, J. Am. Chem. Soc., 128, 4236 (2006).
15 K. B. Jirage, J. C. Hulteen, and C. R. Martin, Science, 278, 655 (1997).
16 Y. Li, G. W. Meng, L. D. Zhang, and F. Phillipp, Appl. Phys. Lett., 76, 2011 (2000).
17 M. Lahav, E. A. Weiss, Q. Xu, and G. M. Whitesides, Nano Lett., 6, 2166 (2006).
18 B. B. Lakshmi, P. K. Dorhout, and C. R. Martin, Chem. Mater., 9, 857 (1997).
19 C. R. Martin, Chem. Mater., 8, 1739 (1996).
20 G. E. Thompson, Thin Solid Films, 297, 192 (1997).
21 J. W. Elam, D. Routkevitch, P. P. Mardilovich, and S. M. George, Chem. Mater., 15, 3507 (2003).
22 S. Iijima, Nature, 354, 56 (1991).
23 P. M. Ajayan, O. Stephan, Ph. Redllch, and C. Colliex, Nature, 375, 564 (1995).
24 J. J. Chiu, C. C. Kei, T. P. Perng, and W. S. Wang, Adv. Mater., 15, 1361 (2003).
25 C. C. Wang, C. C. Kei, Y. W. Yu, and T. P. Perng, Nano Lett., 7, 1566 (2007).
26 C. L. Haynes, and R. P. Van Duyne, J. Phys. Chem. B, 105, 5599 (2001).
27 A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Toader, and H. M. van Driel, Nature, 405, 437 (2000).
28 J. E. Barton, and T. W. Odom, Nano Lett., 4, 1525 (2004).
29 Y. A. Vlasov, X. Z. Bo, J. C. Sturm, and D. J. Norris, Nature, 414, 289 (2001).
30 N. I. Kovtyukhova, T. E. Mallouk, and T. S. Mayer, Adv. Mater., 15, 780 (2003).
31 Z. Miao, D. Xu, J. Ouyang, G. Guo, X. Zhao, and Y. Tang, Nano Lett., 2, 717 (2002).
32 M. Scharrer, X. Wu, A. Yamilov, H. Cao, and R. P. H. Chang, Appl. Phys. Lett., 86, 151113 (2005).
33 T. Suntola and J. Antson, U. S. Patent, No. 4,058, 430 (1977).
34 M. Leskelä and M. Ritala, Angew. Chem. Int. Ed., 42, 5548(2003).
35 H. Kim, J. Vac. Sci. Tehcnol. B, 21, 2231 (2003).
36 R. L. Puurunen, J. Appl. Phys., 97, 121301 (2005).
37 R. L. Puurunen, Chem. Vap. Deposition, 9, 249 (2003).
38 E. C. Creyson, Y. Babayan, and T. W. Odom, Adv. Mater., 16, 1348 (2004).
39 X. Wang, C. J. Summers, and Z. L. Wang, Nano Lett., 4, 423 (2004).
40 M. Albrecht, S. Ganesan, C. T. Rettner, A. Moser, M. E. Best, R. L. White, and B. D. Terris, IEEE Trans. Magn., 39, 2323 (2003).
41 P. V. Braun, P. Wiltzius, Nature, 402, 603 (1999).
42 A. J. Haes, W. P. Hall, L. Chang, W. L. Klein, and R. P. Van Duyne, Nano Lett., 4, 1029 (2004).
43 O. Gröning, O. M. Küttel, C. Emmenegger, P. Gröning, and L. Schlapbach, J. Vac. Sci. Technol., B, 18, 665 (2000).
44 A. L. Musatov, N. A. Kiselev, D. N. Zakharov, E. F. Kukovitskii, A. I. Zhbanov, K. R. Izrael’yants, and E. G. Chirkova, Appl. Surf. Sci., 183, 111 (2001).
45 J. Zhang, Y. Cheng, Y. Z. Lee, B. Gao, Q. Qiu, W. L. Lin, D. Lalush, J. P. Lu, and O. Zhou, Rev. Sci. Instrum., 76, 094301 (2005).
46 Q. H. Wang, A. A. Setlur, J. M. Lauerhaas, J. Y. Dai, E. W. Seelig, and R. P. H. Chang, Appl. Phys. Lett., 72, 2912 (1998).
47 C. Bower, W. Zhu, D. Shalom, D. Lopez, L. H. Chen, P. L.Gammel, and S. Jin, Appl. Phys. Lett., 80, 3820 (2002).
48 Y. W. Zhu, H. Z. Zhang, X. C. Sun, S. Q. Feng, J. Xu, Q. Zhao, B. Xiang, R. M. Wang, and D. P. Yu, Appl. Phys. Lett., 83, 144 (2003).
49 C. T. Hsieh, J. M. Chen, H. H. Lin, and H. C. Shih, Appl. Phys. Lett., 83, 3383 (2003).
50 R. S. Chen, Y. S. Huang, Y. M. Liang, C. S. Hsieh, D. S. Tsai, and K. K. Tiong, Appl. Phys. Lett., 84, 1552 (2004).
51 J. Zhou, N. S. Xu, S. Z. Deng, J. Chen, J. C. She, and Z. L. Wang, Adv. Mater., 15, 1835 (2003).
52 C. S. Hsieh, D. S. Tsai, R. S. Chen, and Y. S. Huang, Appl. Phys. Lett., 85, 3860 (2004).
53 A. P. Alivisatos, Science, 271, 933 (1996).
54 M. Bruchez Jr., M. Moronne, P. Gin, S. Weiss, and A. P. Alivisatos, Science, 281, 2013 (1998).
55 G. Yang, W. Wang, Y. Zhou, H. Lu, G. Yang, and Z. Chen, Appl. Phys. Lett., 81, 3969 (2002).
56 G. Ma, W. Sun, S. Tang, H. Zhang, and Z. Shen, Opt. Lett., 27, 1043 (2002).
57 G. Ma, J. He, S. Tang, W. Sun, and Z. J. Shen, Nonlinear Opt. Phys., 12, 149 (2003).
58 M. Hu, H. Petrova, A. R. Sekkinen, J. Chen, J. M. McLellan, Z. Y. Li, M. Marquez, X. Li, Y. Xia, and G. V. Hartland, J. Phys. Chem. B, 110, 19923 (2006).
59 A. J. Haes, S. Zou, G. C. Schatz, and R. P. Van Duyne, J. Phys. Chem. B, 108, 109 (2004).
60 T. Mårtensson, P. Carlberg, M. Borgström, L. Montelius, W. Seifert, and L. Samuelson, Nano Lett., 4, 699 (2004).
61 C. G. Granqvist and R. A. Buhrman, J. Appl. Phys., 47, 2200 (1976).
62 H. B. Liao, R. F. Xiao, H. Wang, K. S. Wong, and G. K. L. Wong, Appl. Phys. Lett., 72, 1817 (1998).
63 X. Chen, Z. Chen, N. Fu, G. Lu, and B. Yang, Adv. Mater., 15, 1413 (2003).
64 V. R. Thalladi and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc., 124, 3520 (2002).
65 T. W. Odom, V. R. Thalladi, J. C. Love, and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc., 124, 12112 (2002).
66 W. N. Shen, B. Dunn, C. D. Moore, M. S. Goorsky, T. Radetic, and R. Gronsky, J. Mater. Chem., 10, 657 (2000).
67 S. Xue, W. Ousi-Benomar, and R. A. Lessard, Thin Solid Films, 250, 194 (1994).
68 R. B. Marcus, T. S. Ravi, T. Gmitter, H. H. Busta, J. T. Niccum, K. K. Chin, and D. Liu, IEEE Trans. Electron Devices, 38, 2289 (1991).
69 H. Nakamura and Y. Matsui, Adv. Mater., 7, 871 (1995).
70 M. E. Spahr, P. Bitterli, R. Nesper, M. Mueller, F. Krumeich, and H. U. Nissen, Angew. Chem., Int. Ed., 37, 1263 (1998).
71 M. Comet, L. Schreyeck, C. Louis, and H. Fuzellier, J. Mater. Chem., 12, 754 (2002).
72 C. C. Weng, C. P. Chen, C. H. Ting, and K. H. Wei, Chem. Mater., 17, 3328 (2005).
73 Z. R. Tian, J. A. Voigt, J. Liu, B. Mckenzie, and H. Xu, J. Am. Chem. Soc., 125, 12384 (2003).
74 H. Segawa, N. Abrams, T. E. Mallouk, I. Divliansky, and T. S. Mayer, J. Am. Ceram. Soc., 89, 3507 (2006).
75 A. D. Ormonde, E. C. M. Hicks, J. Castillo, and R. P. Van Duyne, Langmuir, 20, 6927(2004).
76 Y. Sun, B. T. Mayers, and Y. Xia, Nano Lett., 2, 481 (2002).
77 L. T. Qu, G. Q. Shi,. X. F. Wu, and B. Fan, Adv. Mater., 16, 1200 (2004).
78 X. Wen and S. Yang, Nano Lett., 2, 451 (2002).
79 M. S. Sander, A. L. Prieto, R. Gronsky, T. Sands, and A. M. Stacy, Adv. Mater., 14, 665 (2002).
80 K. Nielsch, F. Muller, A. P. Li, and U. Gosele, Adv. Mater., 12, 582 (2000).
81 C. C. Kei, K. H. Kuo, C. Y. Su, C. T. Lee, C. N. Hsiao, and T. P. Perng, Chem. Mater., 18, 4544 (2006).
82 E. Barborini, I. N. Kholmanov, A. M. Conti, S. Vinati, P. Milani, and C. Ducati, Eur. Phys. J. D, 24, 277 (2003).
83 C. Komann, D. W. Bahnemann, and M. R. Hoffman, J. Phys. Chem., 92, 5196 (1988).
84 W. Choi, A. Termin, and M. R. Hoffman, J. Phys. Chem., 98, 13669 (1994).
85 E. Joselevich and J. Willner, J. Phys. Chem., 98, 7628 (1994).
86 N. Serpone, D. Lawless, J. Disdier, and J. M. Herrmann, Langmuir, 10, 643 (1994).
87 B. Xiang, Q. X. Wang, Z. Wang, X. Z. Zhang, L. Q. Liu, J. Xu, and D. P. Yu, Appl. Phys. Lett., 86, 243103, (2005).
88 H. C. Hsu, W. W. Wu, H. F. Hsu, and L. J. Chen, Nano Lett., 7 885 (2007).
89 P. A. Bennett, B. Ashcroft, Z. He, and R. M. Tromp, J. Vac. Sci. Technol. B, 20 2500 (2002).
90 C. C.Wang, C. C. Kei, C. L. Wang, and T. P. Perng, Japan. J. Appl. Phys., 47, 757 (2008).
91 A. Abba, A. Galerie, and M. Caillet, Oxid. Met., 17, 43 (1982).
92 Z. W. Pan, Z. R. Dai, and Z. L. Wang, Appl. Phys. Lett., 80, 309 (2001).
93 Y. Yin, G. Zhang, and Y. Xia, Adv. Funct. Mater., 12, 293 (2002).
94 Z. G. Bai, D. P. Yu, H. Z. Zhang, Y. Ding, Y. P. Wang, X. Z. Gai, Q. L. Hang, G. C. Xiong, and S. Q. Feng, Chem. Phys. Lett., 303, 311 (1999).
95 Z. R. Dai, J. L. Gole, J. D. Stout, and Z. L. Wang, J. Phys. Chem. B, 106, 1274 (2002)
96 J. L. Yang, S. J. An, W. I. Park, G. C. Yi, and W. Choi, Adv. Mater., 16, 1661 (2004).
97 C. C. Wang, C. Y. Yu, C. C. Kei, C. T. Lee, and T. P. Perng, Nanotechnol., 20, 285601 (2009).
98 L. Kruczynski, H. D. Gesser, C. W. Turner, and E. A. Speers, Nature, 291, 399 (1981).
99 M. Anpo, N. Aikawa, Y. Kubokawa, M. Che, C. Louis, and E. Giamello, J. Phys. Chem., 89, 5017 (1985).
100 P. Pucher, M. Benmami, R. Azouani, G. Krammer, K. Chhor, J. F. Bocquet, and A. V. Kanaev, Appl. Catal. A: Gen., 332, 297 (2007).
101 X. Zhang, A. Fujishima, M. Jin, A. V. Emeline, and T. Murakami, J. Phys. Chem. B, 110, 25142 (2006).
102 M. Anpo, H. Nakaya, S. Kodama, Y. Kubokawa, K. Domen, and T. Onishi, J. Phys. Chem., 90, 1633 (1986).
103 G. Lassaletta, A. Fernandez, J. P. Espinos, and A. R. Gonzalez-Elipe, J. Phys. Chem. 99, 1484 (1995).
104 P. V. Kamat, Chem. Rev., 93, 267 (1993).
105 A. L. Linsebigler, G. Lu, and J. T. Yates, Jr., Chem. Rev. 95, 735 (1995).
106 D. B. Farmer and R. G. Gordon, Nano Lett., 6, 699 (2006).
107 J. M. Green, J. Appl. Phys., 99, 094308 (2006).
108 F. Papadimitrakopoulos and X. M. Zhang, Synth. Met., 85, 1221 (1997).
109 D. Kuang, Y. Fang, H. Liu, C. Frommen, and D. Fenske, J. Mater. Chem., 13, 660 (2003).
110 H. J. Kim, H. C. Lee, C. H. Rhee, S. H. Chung, H. C. Lee, K. H. Lee, and J. S. Lee, J. Am. Chem. Soc., 125, 13354 (2003).
111 H. C. Lee, J. H. Kim, S. H. Chung, H. K. Lee, H. C. Lee, and J. S. Lee, J. Am. Chem. Soc., 125, 2882 (2003).
112 S. Jakschik, U. Schroeder, T. Hecht, M. Gutsche, H. Seidl, and W. J. Bartha, Thin Solid Films, 425, 216 (2003).
113 H. Masuda and K. Fukuda, Science, 268, 1466 (1995).
114 S. Monticone, R. Tufeu, A. V. Kanaev, E. Scolan, and C. Sanchez, Appl. Surf. Sci., 162, 565 (2000).
115 N. Serpone, D. Lawless, and R. Khairutdinov, J. Phys. Chem., 99, 16646 (1995).
116 J. Aarik, A. Aidla, A. A. Kiisler, T. Uustare, and V. Sammelselg, Thin Solid Films, 305, 270 (1997).
117 J. M. Macak, M. Zlamal, J. Krysa, and P. Schmuki, Small, 3, 300 (2007).
118 T. R. B. Foong, Y. D. Shen, X. Hu, and A. Sellinger, Adv. Funct. Mater., 20, 1390 (2010).
119 A. Henglein, Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem., 11, 1562 (1997).
120 M. H. Huang, S. Mao, H. Feick, H. Yan, Y. Wu, H. Kind, E. Weber, R. Russo, and P. Yang, Science, 292, 1897 (2001).
121 Y. B. Li, Y. Bando, and D. Golberg, Appl. Phys. Lett., 84, 3603 (2004).
122 J. X. Wang, X. W. Sun, Y. Yang, H. Huang, Y. C. Lee, O. K. Tan, and L. Vayssieres, Nanotechnol., 17, 4995 (2006).
123 K. Ip, R. M. Frazier, Y. W. Heo, D. P. Norton, C. P. Abernathy, S. J. Pearton, J. Kelly, R. Rairigh, A. F. Hebard, J. M. Zavada, and R. G. Wilson, J. Vac. Sci. Technol., 21, 1476 (2003).
124 Z. C. Jin, I. Hamberg, and C. G. Granqvist, J. Appl. Lett., 64, 5117 (1988).
125 D. Y. Kim and J. Y. Son, Electrochem. Solid-State Lett., 12, J109 (2009).
126 S. Mathur, M. Veith, M. Haas, H. Shen, N. Lecerf, and V. Huch, J. Am. Ceram. Soc., 84, 1921 (2001).
127 S. Lin, H. Tang, Z. Ye, H. He, Y. Zeng, B. Zhao, and L. Zhu, Mater. Lett., 62, 603 (2008).
128 R. C. Wang, C. P. Liu, J. L. Huang, and S. J. Chen, Appl. Phys. Lett., 88, 023111 (2006).
129 C. H. Hsu and D. H. Chen, Nanotechnol., 21, 285603 (2010).
130 Z. Q. Chen, M. Maekawa, A. Kawasuso, S. Sakai, and H. Naramoto, J. Appl. Lett., 99, 093507 (2006).
131 C. F. Herrmann, F. H. Fabreguette, D. S. Finch, R. Geiss, and S. M. George, Appl. Phys. Lett., 87, 123110 (2005).
132 B. Min, J. S. Lee, J. W. Hwang, K. H. Keem, M. I. Kang, K. Cho, M. Y. Sung, S. Kim, M. S. Lee, S. O. Park, and J. T. Moon, J. Crystal Growth, 252, 565 (2003).
133 H. W. Kim, S. H. Shim, and J. W. Lee, Nanotechnol., 19, 145601 (2008).
134 J. W. Elam, Z. A. Sechrist, and S. M. George, Thin Soli Films, 414, 43 (2002).
135 H. Zhang and S. Solanki, J. Electrochem. Soc., 148, F63 (2001).
136 J. Lim, K. Shin, H. Kim, and C. Lee, Thin Solid Films, 475, 256 (2005).
137 M. Ohring, Materials Science of Thin Films: Deposition and Structure, 2nd ed., p358, Academics Press (2002).
138 J. W. Elam and S. M. George, Chem. Mater., 15, 1020 (2003).
139 W. I. Park, S. J. An, G. C. Yi and M. Kim, 4th IEEE Conference on Nanotechnology, Munich, Germany, Aug. 16-19, p.83 (2004).
140 X. Wang, Y. Ding, C. J. Summers, and Z. L. Wang, J. Phys. Chem. B, 108, 8773 (2004).
141 H. W. Lee, S. P. Lau, Y. G. Wang, K. Y. Tse, H. H. Hng, and B. K. Tay, J. Crystal Growth, 268, 596 (2004).
142 A. Chatterjee, C. H. Shen, A. Ganguly, L. C. Chen, C. W. Hsu, J. Y. Hwang, and K. H. Chen, Chem. Phys. Lett., 391, 278 (2004).
143 T. S. Kang, A. P. Smith, B. E. Taylor, and M. F. Durstock, Nano Lett., 9, 601 (2009).