Abstract
摘要 本論文的研究主題是在高溫退火爐中以熱蒸鍍的方式分別成長圓柱形以及六角形的ZnO奈米線，再利用分析儀器來了解兩種奈米線在外觀、結構、發光及導電性質上的差異。首先我們利用不同的製程條件來製備不同形貌的ZnO奈米線，在成長過程中也同時觀察不同製程溫度下奈米線型態的變化。接著為材料分析的部份，我們以場發射掃描式電子顯微鏡(FEGSEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)、X光繞射光譜儀(XRD)及X光能量分散光譜(EDS)分析奈米線的成分及微結構，同時利用光激發螢光光譜儀(PL)測量兩種不同形貌ZnO奈米線的光激發特性。最後使用TEM-STM系統及四點電極電性量測系統進行兩種ZnO奈米線的電性量測，並比較其微結構與電性的關係。 我們觀察到在成長過程中生成物的形態會隨基板溫度不同而產生變化，必須在適當的溫度及壓力條件下才能成長出ZnO奈米線。透過SEM、TEM及XRD的分析可知，雖然兩種奈米線在外觀形貌上有所不同，但結構均為wurzite結構，每根奈米線均為單晶結構且沿著[0001]方向成長。PL量測結果顯示ZnO奈米線有兩個激發帶，分別為UV emission及green emission，我們計算green/UV emission比值後可發現圓柱形ZnO奈米線中的缺陷濃度大於六角形ZnO奈米線，此外從PL結果中也看出在溫度降低時奈米線中的缺陷會減有所少。我們利用TEM-STM進行奈米線電性量測，測得圓柱形ZnO奈米線的電阻率為0.078□-cm，六角形ZnO奈米線的電阻率為0.676□-cm。四點電性量測工作是由交大林志忠老師實驗室所進行，測得圓柱形ZnO奈米線電阻率為0.019□-cm，六角形ZnO奈米線電阻率為52.8□-cm。由電性量測結果可進ㄧ步證實兩種ZnO奈米線中的氧空缺濃度確實有相當的差異。