標題: 一維氧化鋅奈米結構成長過程之研究
Investigation of One Dimensional Zinc Oxide Nanostructures Growth Process
作者: 吳佳玲
Wu Chia-Ling
張立
Chang Li
材料科學與工程學系
關鍵字: 氧化鋅;爐管;熱蒸鍍法;有機金屬氣相沉積法;奈米帶;奈米柱;ZnO;tube furnace;Thermal Evaporation;MOCVD;nanobelt;nanorod
公開日期: 2003
摘要: 本論文主要的研究方向在分析討論氧化鋅(ZnO)一維奈米結構的成長機制,並探討金在ZnO成長時所扮演的角色及其影響。實驗主要分為兩部分,第一部分是利用ZnO和碳粉的混合粉末在高溫爐管系統中以熱蒸鍍法來成長ZnO一維奈米結構,亦即以物理氣相傳輸方式來成長ZnO。實驗中嘗試改變基板溫度、成長時間及選用不同基板等參數,探討ZnO的成長情形與金的影響。第二部分是以Zn(C5H7O2)2.xH2O為前驅物利用金屬有機化學氣相沉積系統 (Metalorganic chemical vapor deposition,MOCVD),分別選用鍍金與不鍍金之矽晶片、石英玻璃與Sapphire (氧化鋁單晶)等各式基材來成長ZnO,探討金對ZnO成長的影響。並利用電子顯微鏡來觀察並分析ZnO的形狀、成分與結構。 高溫爐管系統實驗結果方面,在不同基板上成長的ZnO奈米帶或奈米柱,尺寸皆隨著基板溫度增加而變大。而成長時間愈長,奈米柱與奈米帶之尺寸亦隨之增加,另外觀察在Al2O3基板成長之ZnO隨時間增長,由奈米柱轉變成奈米帶。由穿透式電子顯微鏡(TEM)的分析結果可知ZnO奈米帶均為單晶之Wurtize結構,而奈米帶之形狀是以一固定寬度延伸,但愈至末端可發現寬度漸減,另外在奈米帶之末端有一形狀較不規則的金粒,此金粒形狀具有刻面(facets)特徵,且與ZnO相接之界面平整。 MOCVD實驗結果方面,鍍金之基板均可長出具有方向性之ZnO奈米柱,其形狀之特徵為頂端呈現尖錐狀,並無金球在上面。在沒有鍍金之基板,則成長出ZnO薄膜。在Si(100) / Au(10nm)基板上除成長一層均勻具方向性之ZnO奈米柱外,另有一部分為尺寸較大之奈米柱,且隨著時間增加,其相對尺寸差異更明顯。但整體來說隨著時間增加,ZnO奈米柱的尺寸均會明顯增加,TEM分析奈米柱無論尺寸大小均為為單晶之Wurtzite結構,成長方向為[0001]。而ZnO與基板之界面處有一層金,由HRTEM分析後發現金和氧化鋅之關係為[ ]Au ∥[ ]ZnO及 (111)Au∥(0001)ZnO。由上述觀察顯示以MOCVD成長之ZnO奈米柱並非以氣相-液相-固相(Vapor-liquid-solid,VLS)機制形成。
URI: http://140.113.39.130/cdrfb3/record/nctu/#GT009118513
http://hdl.handle.net/11536/50824
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