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研究生: 林奎君
Kuei Chun Lin
論文名稱: 利用TEM-STM方法研究單根二氧化釕奈米線之導電性質
Electrical Property Study on Single RuO2 Nanowire Using TEM-STM Technique
指導教授: 開執中
陳福榮
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 氧化釕TEM-STM奈米電性量測
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  • 氧化釕(RuO2)為一良好的金屬導電性氧化物,其單晶塊材之室溫電阻率僅有35 μΩ-cm,此外還具有良好的熱穩定性與化學穩定性等優點;基於以上特點,氧化釕有很多潛在的應用。本研究利用固體氧化釕RuO2在高溫含氧環境下,氧化成氣態的RuO3及RuO4,以熱蒸鍍法在低溫處成功製備出線徑主要分佈範圍20~50 nm之氧化釕奈米線,其中奈米線最小的尺寸為15 nm遠超過該材料的費米波長(1.6 nm),因此評估其仍保有近似塊材之導電性質。
    在奈米線的電性量測方面,本實驗著重於以TEM-STM兩點量測技術測量奈米線在室溫時的電性,探討接觸電阻的來源及其造成的影響,並成功地藉由移除表面污染物、增加實際接觸面積與電子束輻照來改善兩介面接觸的問題,使得TEM-STM系統除了具備快速簡單及高解析度之in-situ量測的優點外,其可信度及再現性也因此提昇。RuO2電阻率經由換算為50.5 μΩ-cm;此外,由四點量測系統之電阻對應溫度的變化(R-T curve)可確定氧化釕奈米線具有金屬的行為,且其室溫電阻率為160 μΩ-cm;因此這兩個方法的量測結果皆與氧化釕塊材與薄膜的室溫電阻率相當(35~150 μΩ-cm)。


    摘要 I 表目錄 V 圖目錄 VI 第一章 前言 1 2-1氧化釕材料(RuO2) 3 2-1-1 晶體結構 3 2-1-2 氧化釕之金屬導電性 3 2-1-3 氧化釕晶體製備方式 4 2-1-4 基本性質與應用 6 2-2氧化釕奈米線 7 2-2-1奈米材料 7 2-2-2 導電氧化釕奈米線 9 2-3奈米線電子傳輸性質之研究 10 2-3-1微奈米級之金電極四點量測奈米線電性 10 2-3-2 TEM-STM系統兩點量測奈米線電性 11 2-3-3 TEM-STM兩點量測系統之文獻探討 12 第三章 實驗方法 20 3-1 實驗目的 20 3-2 實驗流程 20 3-3 實驗步驟-氧化釕奈米線之製備 21 3-3-1 爐管系統 21 3-3-2 材料之準備 21 3-3-3 基板前處理 21 3-3-4 奈米線成長步驟 22 3-4 分析設備與方法 23 3-4-1場發射掃瞄式電子顯微鏡 23 3-4-2 X光能量分散譜儀(EDS) 23 3-4-3 穿透式電子顯微鏡 24 3-4-4 X光繞射儀 25 3-5單根氧化釕奈米線之電性量測 25 3-5-1 STM-探針之製備 26 3-5-2 電性量測試片之準備 27 3-5-3 STM探針靠近的程序 27 3-5-4 電性量測步驟 28 3-5-5 四點量測系統 29 第四章 實驗結果與討論 35 4-1 氧化釕結晶型態與EDS定性分析 35 4-2 氧化釕奈米線的成長機制 36 4-3 氧化釕奈米線微結構分析 38 4-4 奈米線電性量測 39 4-4-1 STM探針 39 4-4-2 TEM-STM兩點量測系統 40 4-4-3 兩點量測系統之誤差來源--接觸電阻 40 4-5 改善TEM-STM兩點量測系統中接觸電阻的問題 41 4-5-1移除表面污染物 41 4-5-2增加兩表面之接觸面積 42 4-5-3電子束輻照活化介面 43 4-5-4降低電流通過之熱焦耳效應 44 4-6建立合理的TEM-STM兩點量測系統 46 4-6氧化釕奈米線電阻率 46 4-7電子微影四點量測系統 48 4-8 TEM-STM壓應力作用下的影響 49 第五章 結論 61 第六章 未來研究方向 61

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