本文透過共析出法及溶劑熱法成功製備出摻雜鎂及鋁離子之氧化銦錫粉末，摻雜濃度為4at%、6at%與8at%，並探討摻雜對粉體光學及電學性質影響。經溶劑熱處理後，氧空缺增加，粉體的顏色轉為淡藍或深藍色。由全光譜儀分析得知，摻雜鎂會降低其能隙，呈現出紅移的趨勢，但隨著摻雜濃度提升，會呈現藍移的趨勢；而摻雜鋁離子則會增加能隙，呈現出藍移的趨勢。由霍爾電壓得知，隨著摻雜濃度提升，載子濃度也隨之提升，載子遷移率則下降。

The present study has been successful synthesized the Mg and Al -doped ITO powders by the methods of co-precipitation and solvothermal, and the doping concentration are 4at%, 6at%, and 8at%. The effects of doped-elements and content on the optical and electricity properties of ITO powders were investigated. By XRD diffraction analysis, we know that the doped-elements would not change the crystal structure of indium tin oxide. Doping Mg in ITO powders lowered its band-gap energy, and then the spectrum appeared the trends of red-shifted, but with the increment of the doping concentration, the spectrum appeared the trends of blue-shifted by UV-Visible-NIR spectrophotometer. The band-gap energy of Al -doped ITO powders tended to increase and then the spectrums appeared the trends of blue-shifted. With the increment of the doping concentration, the carrier concentration increased and the mobility decreased.

總目錄
中文摘要....................................................................... I
Abstract ....................................................................... II
總目錄........................................................................... III
圖目錄........................................................................... V
表目錄........................................................................... VI
符號說明....................................................................... VII
第1 章 導論.................................................................... 1
1-1 前言........................................................................... 1
1-2 研究動機................................................................... 3
1-2.1 研究目的................................................................ 3
1-2.2 研究內容................................................................ 3
第2 章 文獻回顧............................................................. 4
2-1 氧化銦In2O3 .............................................................. 4
2-2 氧化銦錫(ITO)介紹 ................................................. 6
2-2.1 ITO 光學性質 ........................................................ 7
2-2.2 ITO 電學性質 ....................................................... 11
2-3 氧化銦錫(ITO)製備方法 ......................................... 12
2-3.1 固相反應法.............................................................. 12
2-3.2 溶膠凝膠法.............................................................. 13
2-3.3 共析出法.................................................................. 14
2-3.4 溶劑熱法.................................................................. 15
2-3.5 各粉體製備方法比較.............................................. 16
2-4 氧化銦錫(ITO)漿料分散法 ...................................... 17
2-4.1 機械粉碎法.............................................................. 17
2-4.2 超音波分散法.......................................................... 17
2-4.3 分散劑...................................................................... 18
2-5 氧化銦錫(ITO)成膜方法 .......................................... 19
2-5.1 濺鍍法...................................................................... 19
2-5.2 真空蒸鍍法.............................................................. 20
2-5.3 高溫裂解噴塗法...................................................... 20
2-5.4 化學氣相沉積法(CVD) .......................................... 21
2-5.5 旋轉塗佈法.............................................................. 22
第3 章 實驗....................................................................... 24
3-1 實驗材料與儀器設備.................................................. 24
3-1.1 實驗材料.................................................................. 24
3-1.2 儀器設備.................................................................. 25
3-2 實驗步驟...................................................................... 27
3-2.1 氧化銦錫(ITO)摻雜製備 ........................................ 27
3-2.2 溶劑熱法.................................................................. 27
3-2.3 球磨分散.................................................................. 28
3-2.4 成膜.......................................................................... 28
3-2.5 壓錠及真空燒結...................................................... 28
3-3 性質測試...................................................................... 29
3-3.1 X 光繞射分析(XRD) ............................................... 29
3-3.2 FE-SEM 分析 .......................................................... 29
3-3.3 Size-Zeta 粒徑分析 ................................................. 30
3-3.4 全光譜儀量測.......................................................... 30
3-3.5 霍爾電壓量測.......................................................... 30
第4 章 結果與討論........................................................... 32
4-1 摻雜元素在ITO 晶體結構的狀態 .............................. 32
4-1.1 EDAX 成份分析 ..................................................... 34
4-2 共析出反應過程之顏色變化....................................... 35
4-3 ITO 摻雜粉末在450℃空氣中燒結後顏色變化 .......... 38
4-4 ITO 經溶劑熱後的性質分析 ..................................... 40
4-4.1 顏色變化.................................................................. 40
4-4.2 X 光繞射分析 .......................................................... 41
4-4.3 氧化銦錫之顯微結構.............................................. 45
4-5 ITO 漿料的性質分析 ............................................... 47
4-5.2 粒徑分析.................................................................. 49
4-6 ITO 薄膜光學性質 .................................................... 52
4-7 導電性質...................................................................... 56
第5 章 結論........................................................................ 58
第6 章 參考文獻................................................................ 60

圖目錄
圖 4-1 摻雜6at% Mg 元素ITO 粉末之EDAX ......................... 34
圖 4-2 摻雜6at% Al 元素ITO 粉末之EDAX ............................ 34
圖 4-3 摻雜6at% Mg 之ITO 在共析出過程的顏色變化 .......... 36
圖 4-4 摻雜6at% Al 之ITO 在共析出反應過程的顏色變化 ..... 37
圖 4-5 以450℃煆燒，摻雜(a) 4at% Mg；(b) 6at% Mg；(c) 8at% Mg 之ITO 粉末。........39
圖 4-6 以450℃煆燒，摻雜(a) 4at% Al；(b) 6at% Al；(c) 8at% Al 之ITO 粉末。........39
圖 4-7 溶劑熱後的ITO 粉末，由左至右分別是摻雜Mg (a) 4at%；(b) 6at%；(c)8at%，及摻雜Al (d) 4at%；(e) 6at%；(f) 8at%。 ...... 40
圖 4-8 摻雜濃度4at% Al 和Mg 的ITO 粉末之XRD 圖譜 ....... 43
圖 4-9 摻雜濃度6at% Al 和Mg 的ITO 粉末之XRD 圖譜 ....... 43
圖 4-10 摻雜濃度8at% Al 和Mg 的ITO 粉末之XRD 圖譜 ......44
圖 4-11 無摻雜ITO 粉末經溶劑熱處理後之XRD 圖譜 ............ 44
圖 4-12 經溶劑熱後，摻雜6at% Mg 之FE-SEM 照片 ............... 45
圖 4-13 經溶劑熱後，摻雜6at% Al 之FE-SEM 照片 ................. 46
圖 4-14 (a)有加Binder 與分散劑與(b)未加Binder 與分散劑ITO 漿料之分散狀態47
圖 4-15 摻雜(a) 4at%；(b) 6at%；(c) 8at% Mg 的ITO 漿料之分散狀態 ... 48
圖 4-16 摻雜(a) 4at%；(b) 6at%；(c) 8at% Al 的ITO 漿料之分散狀態 .... 48
圖 4-17 摻雜4at%、6at%、8at% Mg 之ITO 的粒徑分析圖 ...................... 50
圖 4-18 摻雜4at%、6at%、8at% Al 之ITO 的粒徑分析圖 ....................... 51
圖 4-19 ITO 薄膜之示意圖 ................................................................ 52
圖 4-20 摻雜0at%、4at%、6at%、8at% Mg，濃度20wt% ITO 薄膜之UV-vis 光譜圖 ..................................... 54
圖 4-21 摻雜0at%、4at%、6at%、8at% Mg，濃度40wt% ITO 薄膜之UV-vis 光譜圖 ..................................... 54
圖 4-22 摻雜0at%、4at%、6at%、8at% Al，濃度20wt% ITO 薄膜之UV-vis 光譜圖 ..................................... 55
圖 4-23 摻雜0at%、4at%、6at%、8at% Al，濃度40wt% ITO 薄膜之UV-vis 光譜圖 ..................................... 55


表目錄 
表 4-1 摻雜Mg 的ITO 之XRD 主峰值的2θ值、d 與偏移量Δd ................. 42
表 4-2 摻雜Al 的ITO 之XRD 主峰值的2θ值、d 與偏移量Δd ................... 42
表 4-3 摻雜4at%、6at%、8at% Mg 之ITO 的粒徑百分比 (單位：nm) ..... 50
表 4-4 摻雜4at%、6at%、8at% Al 之ITO 的粒徑百分比 (單位：nm) ...... 51
表 4-5 4at%、6at%、8at% Mg 的ITO 之粒徑、晶格常數與能隙 ............. 53
表 4-6 4at%、6at%、8at% Al 的ITO 之粒徑、晶格常數與能隙 .............. 53
表 4-7 霍爾電壓量測之載子濃度、載子遷移率及電阻率 ......................... 56
表 4-8 霍爾電壓量測之載子濃度、載子遷移率及電阻率 ......................... 57

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