Abstract
一般高熵合金以金屬材料為基材，本篇論文則選擇以半導體元素為主體進行研究，實驗過程中利用機械合金法，製備由4A族元素中的C、Si、Ge、Sn以及Al、Sb元素製作出 ( C, Si, Ge, Sn ) 球磨粉末及 ( C, Si, Ge, Sn, Al, Sb ) 球磨粉末。原始材料以等莫耳比例混和後，放入球磨罐中滾磨時間至少達100個小時以上，在此 ( C, Si, Ge, Sn ) 球磨粉末製成方式主要分為三種，其一為每六小時在大氣中開罐取樣本，開罐次數達20次以上，第二種是在球磨132小時中僅開罐兩次，第三種則是從不開罐，開罐時粉末容易吸附空氣中的水氣，欲比較開罐與不開罐之間氧的影響，而 ( C, Si, Ge, Sn, Al, Sb ) 球磨粉末則僅以每6小時開罐曝氧的形式進行實驗。在XRD分析中發現，經過開罐曝氧的粉末及未開罐曝氧的粉末最後都會有非晶繞射峰出現，但此非晶繞射峰最高值位置略微不同，應為兩種不同成份的非晶粉末，且經過曝氧的粉末Si和Ge繞射峰訊號一直存在，未開罐曝氧的粉末最後僅存Sn的繞射峰訊號，爾後將球磨後的粉末在無黏結劑下，以冷壓方式製作成靶材，並用E - gun製成薄膜試片進行物理性質研究。用 ( C, Si, Ge, Sn ) 球磨粉末經電子束蒸鍍可製成( Si, Ge, Sn ) 薄膜，而用 ( C, Si, Ge, Sn, Al, Sb ) 球磨粉末經電子束蒸鍍則可製成 ( Si, Ge, Sn, Sb ) 薄膜，所製成的薄膜經歐傑量測後發現，C和Al的訊號低於偵測靈敏度之外，且在經每六小時開罐之 ( C, Si, Ge, Sn, Al, Sb ) 球磨粉末中，Sn、Sb會形成SbSn化合物。由TEM圖可確定經每六小時開罐之 ( Si, Ge, Sn ) 薄膜為內含奈米晶粒的非晶相結構，由高分辨電子顯微鏡分析發現，此奈米晶粒可能為Sn或SnO。最後量測所製成薄膜的霍爾效應，經每六小時開罐之 ( Si, Ge, Sn ) 薄膜載子濃度為4.05×1019 cm-3，載子遷移率約為6.18×10-1 cm2/V-s；不開罐之 ( Si, Ge, Sn ) 薄膜載子濃度為5.49×1019 cm-3，載子遷移率約為1.04×102 cm2/V-s，匹比於重摻雜的矽單晶；經每六小時開罐之 ( Si, Ge, Sn, Sb ) 薄膜載子濃度為2.19×1018 cm-3，載子遷移率約為7.93×10-2 cm2/V-s。