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系統識別號 U0002-1509201414030400
中文論文名稱 氧化鋅及二氧化錫奈米線在高電流密度操作下的結構變化
英文論文名稱 Structural transition of ZnO/SnO2 nanowires in high current density operation
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 物理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 張志銘
研究生英文姓名 Chih-Ming Chang
學號 600210289
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-07-18
論文頁數 58頁
口試委員 指導教授-葉炳宏
委員-徐秀福
委員-吳文偉
中文關鍵字 氧化鋅  二氧化錫  奈米線  奈米元件  穿透式電子顯微鏡  焦耳熱效應  電致遷移 
英文關鍵字 Tin dioxide  Nanowire  Nano device  TEM  Joule heating effect  Electromigration 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 在本研究中將氧化鋅與二氧化錫奈米線在高電流密度操作下,可以觀察到奈米線的結構會產生變化。氧化鋅與二氧化錫奈米線在高電流密度操作後,材料之晶格結構會由原本的單晶結構轉變成多晶結構甚至是非晶結構。而結構轉變之原因,是由於奈米元件在高電流密度下操作所產生的熱效應以及電致遷移的影響,使得奈米線在結構上會發生由原本的單晶結構轉變成多晶結構甚至是非晶結構。實驗結果得知,藉由將奈米元件操作在不同的電流密度的大小,可以使奈米元件的結構發生轉變。
英文摘要 In this work, the structural transitions of ZnO and SnO2 nanowires (NWs) in high current density operation can be observed. The structure of ZnO and SnO2 NWs will change from the single crystalline to the poly crystalline or the amorphous structure. The structural transition process is due to the joule heating effect by operating the nanodevice in high current density. From this research work, we can study the structural transition by tuning the current density; and about the 7.9x107 A/m2, the structure of NWs would be changed.
論文目次 目錄
第一章 簡介.............................................1
1.1奈米材料發展......................................1
  1.2二維奈米材料......................................3
1.3一維奈米材料......................................4
  1.4奈米線元件........................................5
第二章 研究動機.........................................6
第三章 元件製作與實驗裝置...............................8
  3.1奈米線的製備......................................8
    3.1.1單晶氧化鋅奈米線的製備......................8
    3.1.2二氧化錫奈米線的製備........................9
    3.1.3矽化鈷奈米線的製備.........................10
  3.2元件製備.........................................12
    3.2.1線源製備...................................12
    3.2.2奈米線設置................................. 12
    3.2.3元件製備................................... 13
  3.3電性量測系統與材料分析儀器....................... 14
    3.3.1安捷倫B1500A半導體元件分析儀.............. 15
    3.3.2掃描式電子顯微鏡...........................17
    3.3.3穿透式電子顯微鏡........................... 17
第四章 實驗步驟與方法.................................. 20
  4.1材料分析......................................... 20
    4.1.1奈米線掃描式電子顯微鏡分析.................20
    4.1.2奈米線穿透式電子顯微鏡分析................. 21
  4.2電性量測及材料觀察............................... 21
第五章 實驗結果與分析.................................. 24
  5.1材料分析......................................... 24
    5.1.1氧化鋅/矽化鈷奈米線之掃描式電子顯微鏡的分析24
    5.1.2氧化鋅奈米線之穿透式電子顯微鏡的分析....... 25
    5.1.3二氧化錫/矽化鈷奈米線之掃描式電子顯微鏡的分析........................................ 26
    5.1.4二氧化錫奈米線之穿透式電子顯微鏡的分析..... 26
    5.1.5矽化鈷奈米線之分析......................... 27
  5.2數據分析及其機制................................. 29
    5.2.1氧化鋅奈米線數據分析....................... 29
    5.2.2大尺寸(DSnO2 = 400 nm)的二氧化錫/矽化鈷元件.. 33
    5.2.3不同材料之間的比較................... 41
    5.2.4縮小尺寸(DSnO2 = 280 nm)的二氧化錫/矽化鈷元件.............................. 43
    5.2.5相同材料之間的比較......................... 51
第六章 結論與未來展望.................................. 53
  6.1結論............................................. 53
    6.1.1不同材料之間的比較......................... 53
    6.1.2相同材料之間的比較......................... 54
  6.2未來展望......................................... 55
引用文獻.................................................56

圖目錄
【圖1.1】 二維材料.......................................1
【圖1.2】 一維材料.......................................2
【圖1.3】 零維材料.......................................2
【圖1.4】 積體電路發展趨勢與摩爾定律.....................3
【圖2.1】 電致遷移示意圖.................................6
【圖3.1】 氧化鋅奈米線固體-氣體成長方法示意圖...........9
【圖3.2】 二氧化錫奈米線固體-氣體成長方法示意圖........10
【圖3.3】 矽化鈷奈米線固體-氣體成長方法示意.............11
【圖3.4】 鍍有鉑電極及氮化矽薄膜之TEM試片...............13
【圖3.5】 奈米接觸型的蕭特基接面元件....................14
【圖3.6】 安捷倫B1500A半導體元件分析儀..................15
【圖3.7】 四點探針量測系統..............................15
【圖3.8】 可攜式雙波段紫外光光源.......................16
【圖3.9】 場發射式電子顯微鏡搭配陰極射線激發放光光譜儀.17
【圖3.10】 JEOL Ltd.型號JEM-2100F穿透式電子顯微鏡.......18
【圖3.11】 X光能量散射能譜儀...........................19
【圖3.12】 電子能量損失能譜儀...........................19
【圖4.1】 實驗元件之SEM影像.............................20
【圖5.1】 本實驗元件之SEM影像...........................24
【圖5.2】 氧化鋅奈米線之TEM影像及成長方向(002),且其晶格常數為0.26 nm................................25
【圖5.3】 本實驗元件之SEM影像...........................26
【圖5.4】 二氧化錫奈米線之TEM影像及成長方向(002),且其晶格常數為0.38 nm..............................27
【圖5.5】 矽化鈷粒子 SEM 圖(左),XRD 分析(右)............28
【圖5.6】 矽化鈷奈米線 SEM 圖(左),TEM 圖(中),結構分析(右).........................................28
【圖5.7】 氧化鋅奈米線在高電流密度操作下發生侵蝕現象....30
【圖5.8】 氧化鋅奈米線在電流密度增加後表面微小粒子有增大的趨勢..........................................31
【圖5.9】 氧化鋅奈米線在不同電流密度操作下的變化........32
【圖5.10】 氧化鋅奈米線在大氣環境中產生侵蝕及水解現象...33
【圖5.11】 二氧化錫奈米線在高電流密度操作下發生燒熔以及斷裂的現......................................34
【圖5.12】 二氧化錫奈米線在電流傳輸距離較短的一側,在高電流密度操作下發生燒熔以及斷裂的現象..........35
【圖5.13】 二氧化錫奈米線在不同電流密度操作下的變化.....36
【圖5.14】 二氧化錫奈米線在電流傳輸距離較長的一側在高電流 密度操作下發生燒熔以及斷裂的現象............37
【圖5.15】 二氧化錫奈米線在不同電流密度操作下的變化.....39
【圖5.16】 二氧化錫奈米線在電流傳輸距離長及短的變化.....40
【圖5.17】 氧化鋅奈米元件(左)及大尺寸二氧化錫奈米元件(右)最後結果....................................41
【圖5.18】 氧化鋅奈米線與矽化鈷奈米線之間屬於完整的接觸在一起.......................................42
【圖5.19】 二氧化錫奈米線與矽化鈷奈米線之間屬於完整的接觸在一起.....................................42
【圖5.20】 二氧化錫奈米線在高電流密度操作下發生燒熔現象.43
【圖5.21】 二氧化錫奈米線在電流傳輸距離較短的一側,在高電流密度操作下發生燒熔現象....................44
【圖5.22】 二氧化錫奈米線在不同電流密度操作下的變化.....46
【圖5.23】 二氧化錫奈米線在高電流密度操作下發生燒熔現象.47
【圖5.24】 二氧化錫奈米線在不同電流密度操作下的變化.....49
【圖5.25】 二氧化錫奈米線在電流傳輸距離長及短的變化.....50
【圖5.26】 大(左)、小(右)尺寸的二氧化錫奈米元件最後的結果..........................................51
【圖5.27】 二氧化錫奈米線與矽化鈷奈米線之間為奈米點接觸形式.........................................52

參考文獻 引用文獻

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