[目錄] 第一部份 利用銥金屬錯合物在化學氣相沉積法製備二氧化銥一維奈米柱......1 第一章、序論································································2 第一節、奈米科技導論................................................................ 2 第二節、材料IrO2 的特性與應用................................................. 4 第三節、化學氣相沉積簡介......................................................... 6 第四節、研究背景與動機........................................................... 11 第二章、實驗部份························································12 第一節、一般敘述...................................................................... 12 一、 藥品............................................................................... 12 二、 分析工具........................................................................ 12 第二節、實驗合成步驟.............................................................. 17 第三節、晶圓的清洗及CVD 基台操作步驟................................ 23 一. 晶圓的清洗....................................................................... 23 二. 機台操作步驟................................................................... 24 第三章、結果與討論·····················································28 第一節、CVD 前驅物的物理性質探討........................................ 28 第二節、開始成長IrO2 一維奈米柱............................................ 32 第三節、利用錯合物5 進行化學氣相沉積討論.......................... 33 第四節、利用錯合物3 進行化學氣相沉積討論.......................... 54 第五節、LNO 和LTO 對IrO2 一維奈米柱的成長效應................ 70 第六節、前驅物5 和3 沉積結果比較......................................... 74 第四章、結論······························································76 第五章、參考文獻························································77 第二部份 非水溶液相熱裂解法製備銥金屬奈米粒子...............80 第一章、前言······························································81 Ir 金屬奈米粒子特性與應用........................................................ 81 第二章、實驗部分························································83 Ir 金屬奈米粒子合成步驟........................................................... 83 第三章、結果與討論·····················································85 Ir 金屬奈米粒子探討................................................................... 85 第四章、結論······························································92 第五章、參考文獻························································93 [圖目錄] 圖 1、化學氣相沉積反應示意圖..................................................... 7 圖 2、氣體分子在高壓和低壓動態路線圖....................................... 9 圖 3、CVD 儀器裝置圖 for (ON5C)Ir(CO)2 ................................. 25 圖 4、CVD 儀器裝置圖 for (hfac)Ir(CO)2..................................... 27 圖 5、錯合物3：(hfac)Ir(CO)2 TG/DTA 圖.................................. 30 圖 6、錯合物5：(ON5C)Ir(CO)2 TG/DTA 圖............................... 30 圖 7、錯合物2：(hfac)Ir(COD) TG/DTA 圖................................. 31 圖 8、錯合物3 vs 錯合物5 (hfac)Ir(CO)2 vs (ON5C)Ir(CO)2 TG/DTA 圖.............. 31 圖 9、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在Si (100)不同溫度下的沉積的SEM （a）350 ºC、（b）400 ºC、（c）425 ºC、（d）450 ºC、 （e）475 ºC、（f）500 ºC ......................................... 35 圖 10、Si (100)所測得的XRD 圖。（a）未放入CVD 儀器進行反應、 （b）在氧氣下450 ºC 沒有前驅物沉積的空白實驗的、 （c）前驅物5 在450 ºC 沉積得到IrO2 的訊號。...... 36 圖 11、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在Si (100)不同溫度下的沉積的 XRD 圖。.................................................................. 37 圖 12、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LNO 不同溫度下的沉積的XRD 圖以及IrO2 奈米柱晶面關係圖................................... 40 圖 13、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LNO 不同溫度下的沉積的SEM （a）350 ºC、（b）400 ºC、（c）425 ºC、（d）450 ºC、 （e）475 ºC、（f）500 ºC ......................................... 41 圖 14、前驅物5 在LNO、425ºC 的斜視圖（60º）..................... 42 圖 15、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LNO (100)、450 ºC 所得之奈 米柱SEM。（a）正視圖、（b）斜視圖、（c）側視圖. 43 圖 16、前驅物5 在LNO、475 ºC 的側視圖（90º）.................... 44 圖 17、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LNO (100)、450 ºC 所得之奈 米柱。（a）IrO2 奈米柱中段之TEM、（b）晶格相以及繞 射圖譜、（c）單根完整IrO2 奈米柱、（d）IrO2 奈米柱晶 面結構簡易圖示......................................................... 46 圖 18、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LTO 不同溫度下的沉積的XRD 圖以及IrO2 奈米柱晶面關係圖................................... 49 圖 19、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LTO 不同溫度下沉積的SEM （a）350 ºC、（b）400 ºC、（c）425 ºC、（d）450 ºC、 （e）475 ºC、（f）500 ºC ......................................... 50 圖 20、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LTO、450 ºC 所得之奈米柱SEM （a）正視圖、（b）斜視圖、（c）側視圖................... 51 圖 21、前驅物5 在Si (100)所測得的ESCA。（a）全圖譜、（b）Ir 4f 微區圖譜、（c）O 1s 微區圖譜................................. 53 圖 22、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在Si(100)不同溫度下的沉積的XRD 圖.............................................................................. 55 圖 23、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在Si(100)不同溫度下沉積的SEM （a）350 ºC、（b）400 ºC、（c）425 ºC、（d）450 ºC、 （e）475 ºC、（f）500 ºC ......................................... 56 圖 24、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在LNO 不同溫度下的沉積的XRD 圖.............................................................................. 58 圖 25、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在LNO 不同溫度下的沉積的SEM （a）350 ºC、（b）400 ºC、（c）425 ºC、（d）450 ºC、 （e）475 ºC、（f）500 ºC ......................................... 59 圖 26、前驅物3 在LTO、425 ºC 沉積側視圖（60º） ................. 60 圖 27、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在LTO 不同溫度下的沉積的XRD 圖.............................................................................. 63 圖 28、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在LTO 不同溫度下沉積的SEM （a）350 ºC、（b）400 ºC、（c）425 ºC、（d）450 ºC、 （e）475 ºC、（f）500 ºC（3K） ............................. 64 圖 29、前驅物3 在LTO、425 ºC 沉積的SEM 側視圖（60º）.... 65 圖 30、前驅物3 在LTO、450 ºC 沉積的SEM 側視圖（60 º）... 66 圖 31、前驅物3 在LTO、450 ºC 沉積的SEM 低倍率側視圖（15 º） .................................................................................. 66 圖 32、前驅物3 在LTO、475 ºC 沉積的SEM 側視圖（60 º）... 67 圖 33、前驅物3 在Si (100)所測得的ESCA。（a）全圖譜、（b）Ir 4f 微區圖譜、（c）O 1s 微區圖譜................................. 69 圖 34、IrO2 (001)對LNO (100)晶面關係圖.................................. 71 圖 35、IrO2 (101)對LTO (012)晶面關係圖................................... 73 圖 36、反微胞作用機制............................................................... 82 圖 37、2-p-1 熱裂解後之Ir 金屬奈米粒子 TEM 圖...................... 87 圖 38、2-p-1 熱裂解後之Ir 金屬奈米粒子 XRD 圖...................... 87 圖 39、2-p-1 熱裂解後之奈米粒子 HRTEM 圖............................ 88 圖 40、2-p-1 熱裂解後之Ir 金屬奈米粒子 SAD 圖...................... 88 圖 41、2-p-2 熱裂解之Ir 金屬奈米粒子 TEM 圖......................... 89 圖 42、2-p-3 熱裂解之Ir 金屬奈米粒子 TEM 圖......................... 90 圖 43、2-p-4 熱裂解之Ir 金屬奈米粒子 TEM 圖......................... 90 [表目錄] 表 1、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在Si(100) 沉積條件................. 36 表 2、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LNO(100) 沉積條件............. 40 表 3、前驅物5：(ON5C)Ir(CO)2 在LTO (012) 沉積條件............ 49 表 4、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在Si(100)沉積條件...................... 55 表 5、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在LNO (100) 沉積條件............... 58 表 6、前驅物3：(hfac)Ir(CO)2 在LTO (012) 沉積條件................ 63 表 7、前驅物2 熱裂解反應條件................................................... 85 表 8、前驅物2 熱裂解反應條件（改變條件，溫度 = 240 ºC）... 89 表 9、前驅物2 熱裂解反應條件（改變條件，濃度 = 0.4 M）..... 89 表 10、前驅物2 熱裂解反應條件（改變條件，反應時間 = 20 hr） .................................................................................. 90 [附錄] 附錄 圖 1、錯合物2 的NMR 圖................................................ 94 附錄 圖 2、錯合物3 的NMR 圖................................................ 95 附錄 圖 3、取代基4 的NMR 圖................................................ 96 附錄 圖 4、錯合物5 的NMR 圖................................................ 97 附錄 圖 5、Ir 金屬標準PXRD 圖............................................... 98 附錄 圖 6、IrO2 標準PXRD 圖.................................................. 99