Abstract
在本論文中我們將研製一種新穎的懸空單壁奈米碳管的製作方式，分為三個步驟，先利用電漿輔助化學氣相沉積(Plasma Enhance Chemical Vapor Depositon, PECVD)的方式成長奈米碳纖維(Carbon Nano-Fiber, CNF)，再來利用氬氣電漿源對奈米碳纖維作單向的物理轟擊，使其頂端催化劑直徑縮小，可在頂端成長單壁奈米碳管(Single-Walled Carbon Nanotube, SWNT)，最後將試片利用高溫化學氣相沉積(Thermal Chemical Vapor Depositon, Thermal CVD)的方式成長懸空單壁奈米碳管。而為了使下個階段的電學特性研究能夠順利進行，找尋一個合適的電極材料以及元件設計即為一個重要課題，我們利用了鈦、鉬金屬以及多晶矽作為製程的下電極材料，經過了三道製程的驗證後，發現多晶矽乃是本製程下的良好電極材料。 我們利用靜電力檢驗懸空結構的接觸力，施加的靜電力為非接觸力，不同於一般使用AFM探針接觸式的碳管機械特性研究，利用不同電場下碳管的形變量分析靜電力對懸空碳管的施力，我們估計出懸空碳管與碳纖維之間的接觸力至少在10 nN等級以上，証實了在SWNT-CNF的介面上並非單純的以凡德瓦爾力相接觸，而針對接觸機制我們合理的推測可能為碳碳間的化學鍵結。 我們設計出三極量測元件，並成功地在該試片上成長出跨越兩電極的結構，初步電性量測的結果顯示，試片經過奈米碳纖維製程後即會產生漏電流，表示單就200 nm的氧化層無法抵擋製程的破壞，必須改善絕緣層結構，文末將提出改善的方法及未來展望。