Abstract
本研究中，利用了微波電漿輔助化學氣相沈積系統(Microwave Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, MPECVD)，以無觸媒的方式，在極短時間內，於矽基板上生長不同形態的氧化鎢 (W18O49 => WO2.72) 奈米材料，成長過程中，不同的反應時間下：1.5、 3 和 4 分鐘，分別生長了WO2.72 的奈米線、奈米棒及奈米片，晶體結構與化學組成經分析得知，這些不同形態WO2.72 奈米材料皆為單晶，且成長方向皆為[010]，奈米線為15–30 奈米、奈米棒為40–60奈米、奈米片為30奈米，亦即隨著反應時間的增加，WO2.72奈米材料長與寬的尺寸也隨之增加。另外，陰極激發光（Cathodoluminescence, CL）光譜得知，WO2.72奈米線由於量子尺寸效應，造成了紅移現象，也因為大量缺陷或氧空缺的緣故，WO2.72奈米線發出紅橙光。研究結果顯示，由於具優勢的極短生長時間，讓MPECVD成為一種高效率，並可隨意地控制生長不同形態之WO2.72奈米材料的方法。相較於MPECVD，熱化學氣相沈積系統（Thermal Chemical Vapor Deposition, TCVD)，為一種廣泛並有效控制基板溫度的生長方式，我們利用TCVD以無觸媒的方式，生長不同形態的氧化鎢(WO3) 奈米材料，[002]為主要成長方向，此外， 生成的WO3奈米材料與其光學性質，和生長過程中矽基板溫度的分佈有直接的關係，由於氧空缺的緣故，使得WO3奈米線相較於一般的WO3材料在可見光吸收光譜中有紅移現象，WO3奈米材料的能階也與晶體結構和量子尺寸效應相對應，在TCVD的成長環境下，氧氣流量和矽基板溫度決定了WO3奈米材料的良率與形態。研究結果顯示，在適當的生長環境參數下，TCVD系統為一種簡單、普遍、易控制並可大量生產不同形態WO3奈米材料的生長方式。