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研究生：	黃鯤鵬 Wong, Kwan-Pang
論文名稱：	以交流阻抗分析法量測高方向性氧化鋅奈米柱陣列電性之研究 Electrical characterization of the well-aligned ZnO nanorods by impedance spectroscopy
指導教授：	吳季珍 Wu, Jih-Jen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 化學工程學系 Department of Chemical Engineering
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	69
中文關鍵詞：	氧化鋅奈米柱、載子濃度、交流阻抗分析法
外文關鍵詞：	ZnO nanorods, carrier concentration, AC impedance analysis
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　　本研究以交流阻抗分析法來進行高方向性單晶n-ZnO奈米柱陣列之電性分析。高方向性ZnO奈米柱陣列乃以MOCVD法成長於p++-Si基板上，以形成p-n junction進行交流阻抗之量測。經由建立元件的等效電路，分析等效電路中各元件的阻抗值，可以獲得在p-n元件介面之介面電容(junction capacitance)。進一步藉由建立此電容與外加逆向電位之關係，可以成功地分析n-ZnO奈米柱的載子濃度。本研究以此方法分析一系列不同Zn/O molar ratio(MR)成長條件下氧化鋅奈米柱之電性差異，由此方法分析可知本研究以MOCVD法成長之n-ZnO奈米柱在MR為2x10-4至1.1x10-3範圍內載子濃度約為3x1016cm-3~9x1017cm-3，且載子濃度隨MR提高而增加。

　　AC impedance analysis has been employed to investigate the carrier concertations of the well-aligned ZnO nanorods on p++-Si. Indium contacts were deposited on the ZnO nanorod surfaces and p++-Si backside to form the ohmic contacts. Elements, such as junction capacitances of p++-Si/n-ZnO nanorod can be extracted from an equivalent circuit of the reverse-biased device obtained by curve fitting. The carrier concentration of the n-ZnO nanorods is obtained from the linear relationship of the inverse capacitance squared and the reverse-biased voltage. The ZnO nanorods grown at varoius Zn/O molar ratios (MR) in the study possess the carrier concentration in the range of 3x1016cm-3~9x1017cm-3 and increases with the MR.

目錄
中文摘要………………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………………II
誌謝…………………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………………IV
表目錄………………………………………………………………………VII
圖目錄………………………………………………………………………VIII

第一章 緒論…………………………………………………………………1
  1-1 前言……………………………………………………………………1
  1-2 一維奈米材料…………………………………………………………3
  1-3 氧化鋅(ZnO)…………………………………………………………8
  1-4 交流阻抗法……………………………………………………………9
  1-5 研究動機………………………………………………………………13

第二章 理論基礎……………………………………………………………14
  2-1 交流阻抗分析原理……………………………………………………14
   2-1-1 阻抗頻譜原理……………………………………………………14
   2-1-2 等效電路與電化學系統模擬……………………………………17
   2-1-3 常見電路元件之物理意義………………………………………20
  2-2  pn junction…………………………………………………………22
   2-1-1 pn junction的基本結構…………………………………………22
   2-1-2 內建位城障礙……………………………………………………23
   2-1-3 pn接面電流………………………………………………………25
  2-3  Mott-Schottky分析法………………………………………………26
  2-4  量測一維奈米結構電性的方式……………………………………28
  2-5  成長一維奈米結構之方法…………………………………………29
   2-5-1 非等方向性之晶體成長…………………………………………30
   2-5-2 Vapor-Liquid-Solid Method……………………………………31
   2-5-3 Solution-Liquid-Solid Method………………………………32
   2-5-4 使用具有一維結構之模具來成長………………………………33
  2-6 化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition)……………………34

第三章 實驗步驟與研究方法………………………………………………37
  3-1 實驗設計流程…………………………………………………………37
  3-2 系統設計………………………………………………………………38
   3-2-1 反應氣體輸送裝置………………………………………………38
   3-2-2 Thermal CVD反應器………………………………………………38
   3-2-3 真空及排氣裝置…………………………………………………38
  3-3 實驗材料………………………………………………………………39
   3-3-1 反應物……………………………………………………………39
   3-3-2 基板材料…………………………………………………………40
   3-3-3 電極材料…………………………………………………………40
  3-4 實驗步驟………………………………………………………………40
   3-4-1 石英管前處理……………………………………………………40
   3-4-2 基皮前處理………………………………………………………40
   3-4-3 氧化鋅奈米柱之成長……………………………………………41
   3-4-4 p++Si/ ZnO奈米柱陣列異質介面之組裝………………………41
   3-4-5 交流阻抗量測和等效電路模擬…………………………………42
  3-5 分析與鑑定……………………………………………………………43
   3-5-1 掃描式電子顯微鏡分析(SEM)……………………………………43
   3-5-2 螢光光譜儀(PL)…………………………………………………43
   3-5-3恆電位分析儀及交流阻抗模組(PGSTAT 30 and FRA2)…………44

第四章 n-ZnO 奈米柱陣列/p++-Si 異質接面二極體之電性分析………45
  4-1 成長氧化鋅奈米柱……………………………………………………45
  4-2 I-V特性與交流阻抗之量測…………………………………………46
  4-3 阻抗圖譜之分析及等效電路之模擬…………………………………48
   4-3-1 阻抗、相角與頻率的討論………………………………………48
   4-3-2 等效電路圖的建立………………………………………………49
  4-4載子濃度及電子遷移率的計算………………………………………59
  4-5 Zn/O莫耳比對載子濃度及電子遷移率的影響………………………60
  4-6 結論……………………………………………………………………64
  
第五章 總結論………………………………………………………………65

第六章 參考文獻……………………………………………………………66

自述……………………………………………………………………………69
                                    

[1]R. Feynman J.Micro. Syst. 1(1) 60-66 1992。
[2]G. M. Whitesides, J. C. Love, 張明哲翻譯,科學人, 14, 85, 2003。
[3]馬振基, 奈米材料科技原理與應用, 全華科技圖書, 1-9, 2004。
[4]http://www.almaden.ibm.com/via/stm/corral.html
http://www.almaden.ibm.com/almaden/media/image_mirage.html。
[5]A. P. Alivisatos, Science. 271, 933, 1996。
[6]S.Iijima Nature. 354,56,1991。
[7]R. H. Baughman, Anvar A. Zakhidov,Walt A. de Heer., Science.
297, 787, 2002。
[8]Y. Cui, C.M. Lieber Science. 291 851-853 2001。
[9]Y. Huang, X. Duan, Y. Cui, C.M.Lieber Nano Lett. 2 101-104 2002。
[10]X. Duan, Y. Huang, C.M.Lieber Nano Lett. 2 487-490 2002。
[11]M.H. Huang, S. Mao, H. Feick, H. Yan, Y. Wu, H. Kind,
E. Weber, R. Russo, P. Yang, Science. 292, 1897, 2001。
[12]J. C. Johnson, H. Yan, R. D. Schaller, L. H. Haber,
R. J. Saykally, P. Yang, J. Phys. Chem. B. 105(46),
11387-11390, 2001。
[13]P. Yang,. Business brifing : Global Photoniics Applications
& Technology, 42。
[14]Y. Cui., Q.Wei, H. Park, C. M. Lieber, Science. 293,1289,2001。
[15]S. J. Pearton, D. P. Norton, K. lp. Y. W. Heo, T. Steiner,
J. Vac. Sci. Technol. B 22(3), 932-948, 2004。
[16]Huang M. H., Wu Yi., Feick H., Tran N., Weber E., Yang P.,
Adv. Mater. 13, 113, 2001。
[17]Y. C. Kong, D. P. Yu, B. Zhang, W. Fang, S. Q. Feng,
Appl. Phys. Lett. 78, 407, 2001。
[18]Z. W. Pan, Z. R. Dai, Z. L. Wang, Science. 291, 1947, 2001。
[19]W. I. Park, D. H. Kim, S. W. Jung, G. C. Yia,
Appl. Phys. Lett. 80, 4232, 2002。
[20]Y. Li, G. W. Meng, L. D. Zhang, F. Phillipp,
Appl. Phys. Lett. 76, 2011, 2000。
[21]康宏銘, “實驗設計法應用於鈷-鎳-銅氧化物電極氧氣生成之電化學行為",
國立成功大學化學工程研究所碩士論文, 民國86年, p81-101。
[22]J. G. Webster, Adam Hilger, Brisyol. 1990。
[23]CMS300 Electrochemical System Operator’s Manual,
Gamery Instruments, Inc., USA.,1993。
[24]Application Note AC-2. Available upon Request from
EG&G Prinecton Applied Research, Electrochemical Instruments
Division。
[25]http://www.ecochemie.nl/?pag=1。
[26]X. Duan, Y. Huang, C. M. Lieber, Nanoletters, 2, 487, 2002. 。
[27]R. Memmimg, “Semiconductor Electrochemistry”, Wily-VCH,
2000。
[28]J. B. Allen, R. F. Larry, “Electrochemical Methods”,
John and Sons, Chap.9, 316, New Year,1980。
[29]J. R. MacDonald, “Impedance Spectroscopy”, John Wiley&Sons,
New Year,1987。
[30]D. A. Neamen, “Semiconductor Physics and Devices”, McGraw Hill。
[31]J. Goldberger, J. D. Sirbuly, L. Matt, and P. Yang,
J. Phys. Chem. B. 109(1) pp 9 – 14 2005。
[32]Y. Cui, X. Duan, J. Hu, C.M. Lieber, J. Phys. Chem. B.
104, 5213, 2000。
[33]Y. Xia, P. Yang, Adv. Mater. 15, 353, 2003。
[34]J.J. Wu, S.S. Liu, J. Phys. Chem. B. 106, 9546, 2002。
[35]R. S. Wagner, W. C. Ellis, Appl. Phys. Lett. 4, 89, 1964。
[36]K. Hiruma, Appl. Phys. Lett. 59, 431, 1991。
[37]A. P. Alivisatos, Nature. 404, 59, 2000。
[38]A. P. Alivisatos, J. Am. Chem. Soc. 122, 12700, 2000。
[39]C. C. Tang, S. S. Fan, Chem. Phys. Lett. 333, 12, 2001。
[40]D. James, Plummer Silicon VSLI Technologyc。
[41]汪建民, 材料分析, 民全書局, 民國93年2月。
[42]鄭信民, 林麗娟, 工業材料, 181, 100-108, 2002。
[43]L. Zhang ,M. Yuichiro , Appl. Phys. Lett. 88, 032906,2006。
[44]S. Hideki, T. Akira, IEEE. Transactions. On. Ekectron. Devices.
47, 4, April 2000。
[45]Reinhard Schwo¨diauer ,Siegfried Bauer, Appl. Phys. Lett.
73, 4 , 2002。
[46]P. Vitanov, K. Ivanova, A. Harizanova, Vacuum. 76, 207-210, 2000。

校內：2008-08-21公開
校外：2008-08-21公開

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