矽鍺奈米線之成長特性、熱傳導性質及其於鋰離子電池上之應用

在矽材料中加入鍺元素，可調變其能隙能量，並提升矽半導體材料的載子移動率，使許多製程有較大的改變空間，因而能製做出高性能的矽鍺半導體元件，使其在微電子及光電產業中，更加的多元化及更具功能性。本論文利用化學氣相沈積法來成長不同奈米結構的矽鍺奈米線，從徑向、軸向的異質結構到矽鍺合金的奈米線都被成功的製備。我們除探討其成長機制外，也經由製程參數的調整，找出調控矽鍺奈米線尺寸的最佳條件，並探討溫度、壓力與氣體流量對矽鍺奈米線成長的影響。接著我們探討矽鍺奈米線的熱傳導性質。由於材料的奈米化將使聲子在傳遞過程受到許多的散射，因而可顯著降低其熱傳導率。我們以實驗方式直接量測單根矽鍺奈米線的熱傳導率，並探討不同散射機制對矽鍺奈米線之熱傳導率的影響。此外，我們也對矽鍺軸向異質奈米線的電流對電壓特性做了量測。最後，我們將矽鍺奈米線直接成長在鋰離子電池的電極板上，並探討其充放電特性。由於以矽鍺奈米線做為鋰離子電池的負極材料，能有效地釋放鋰離子嵌入和脫嵌過程中的應力，增加迴圈壽命，並具有較目前主流的石墨有更高的理論電容量，故有助於延長電池的使用時間，因此有機會成為日後新一代的鋰離子電池負極材料。