Abstract
第一部分: 動力學研究 吾人藉由原子共振吸收光譜法與活塞式衝擊波管進行O + SO2的高溫反應研究。在利用FACSIMILE程式適解實驗結果的過程中，反應機構中的反應(4-9)(O+SO2+M□SO3+M)，與反應(4-16) (SO3 +M □ O+SO2+M)之速率常數值，k9與k16必須採用k9 (T) = (1.97 0.5)×10–65T 9.67 1.33 exp[(8590 2210)/T] cm6 molecule–2 s–1(適用溫度範圍1236–2340 K)，與k16 (T) = (4.26 0.77)×10–15 exp[–(7140 1290)/T] cm6 molecule–2 s–1(適用溫度範圍1236–2340 K)，才能成功地適解目前實驗所得之氧原子隨時間之變化圖，但在文獻中，尚無與兩者吻合的數值，而造成這個現象的真正原因，目前還不清楚。 根據林明璋研究組尚在研究中的O(3P)+SO2的位能曲面圖，我們推測目前文獻中所觀測到的1SO3並非經由repulsive triplet O+SO2 surface與singlet SO3 Morse potential的intersystem crossing而形成，而是藉由3SO3*的quench而得。所以我們推測O(3P) + SO2可能的反應機構為 O(3P) + SO2 □ SO + O2 3SO3* 3SO3* 1SO3 3SO3* O(3P) + SO2 不過真正的反應機構，尚需更多的實驗結果來驗證。 此外，吾人利用雷射光解-共振螢光法成功地量測了S + O2在298–878 K的溫度範圍內之速率常數，在298 K時，k1a為(1.92±0.29)□10□12 cm3 molecule□1 s□1，此與文獻中低溫的結果一致，而505□878 K所得之結果成功地連結了文獻中高溫(T □ 980 K)與低溫(T □ 423 K)的結果。在298–3460 K的溫度範圍內，速率常數k1可表示為k1a(T) = (9.02±0.27)×10□19 T 2.11 □ 0.15 exp[ (730± 120)/T] cm3 molecule□1 s□1。而理論計算的結果顯示，低溫時(T □ 500 K)，主要的反應途徑是反應物先形成SOO-1(1A/)中間物，然後再轉換成過渡態TS1，最後形成產物SO+O。但是在高溫時，反應途徑2(反應物先形成SOO-4(3A//)中間物，接著轉換成過渡態TS6，然後再形成第二個中間物SO2(b3A2)，最後形成產物SO+O)與反應途徑3(反應物會形成SOO-2(1A//)與SOO-3(1A//)兩種中間物，和TS4和TS5兩種過渡態，然後再形成產物)會變的越來越重要，而形成non-Arrhenius現象。藉由這些反應途徑所得之總速率常數與本實驗結果一致。 利用上述相同的方法，吾人亦成功的量測了S + OCS在298–985 K的溫度範圍內之速率常數，在298 K時，k1 為(2.7□0.5)□10□15 cm3 molecule□1 s□1此與Klemm實驗組所得之結果一致，而407□985 K所得之結果成功地連結了文獻中高溫(T □ 860 K)與低溫(T □ 478 K)的結果。在233–1680 K的溫度範圍內，速率常數k1可表示為k1(T) = (6.63□0.33)×10□20 T 2.57□0.19 exp[□(1180□120)/T] cm3 molecule□1 s□1。而理論計算的結果顯示，低溫時，主要的反應途徑是反應物先經由MSX1形成singlet SSCO，然後SSCO再分解，並經由TS5形成最後的產物S2 (a 1□g) + CO (X 1□+)。但是在高溫時，反應物直接經由TS1形成產物S2 (X 3□g□) + CO (X 1□+)的途徑變的較為重要。藉由這些反應途徑所得之總速率常數與本實驗結果一致。理論算結果亦顯示低溫高壓時，形成OCS2分子的反應途徑會得重要，同時S與OCS2或S2的干擾反應會加速硫原子的消耗速率，而得到較大的k1值。 第二部分: 敏化InN/TiO2太陽能電池材料之研究 就目前已知，本實驗是第一個以NH3與TMIn作為反應前趨物，藉由電漿增益化學蒸氣沉積法，沉積InN奈米粒子在TiO2奈米粒子薄膜上的實驗。吾人發現減小TMIn(820 ppm，稀釋氣體He)之流量、縮短InN沉積的時間，與提高沉積溫度(溫度範圍為358–523 K)皆可得到粒徑較小的InN奈米粒子。而所得之InN/TiO2樣品的轉換效率會隨著InN奈米粒子粒徑的增加而增強，不過在目前的實驗條件，轉換效率會有一極限值存在，無法無限制的增加，此乃因為生成之InN奈米粒子會阻塞住TiO2薄膜表面的孔隙，因而侷限了InN奈米粒子的吸附量，進而使得轉換效率無法有效地提升。目前我們所得最佳轉換效率的InN/TiO2樣品之開路電壓(Voc)為611 mV，短路電流( Jsc)為0.688 mA cm–2，填充因子( ff)為0.58，轉換效率為0.24 %，此量測是在太陽光譜為AM 1.5，光照強度為100 mW cm–2的條件下進行。此結果與Nozik實驗組之InAs/TiO2的結果極為類似，其所得樣品之開路電壓(Voc)為350 mV，短路電流(Jsc)為1.8 mA cm–2，填充因子(ff)為0.48，轉換效率為0.3 %。