熱蒸鍍法製備SiOx及Si奈米線

The Synthesis of SiOx and Si Nanowires via Thermal Eveporation Method

黃榆珊

指導教授 ： 林樹均

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2006年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2006.00294

摘要

本實驗是以三段均溫管式爐加熱，可以獨立調變反應與沉積溫度參數，並通入Ar + 10 ％ H2的催化氣體，以熱蒸發法成長奈米線。分為兩個系統，第一個系統是將C粉、Fe粉與SiO2粉等莫耳混合後置於爐管中區，粉末反應溫度1250 °C與基板沈積溫度900 ~ 950 °C時，可在氧化鋁基板表面成功成長出兩種奈米線。較高溫沉積者為圓形催化顆粒的圓形截面線體，為VLS成長機制；較低溫為金字塔形催化顆粒的方形截面線體，為VSS成長機制。而TEM分析得知，奈米線端點催化顆粒皆為單晶的Fe3Si，線體為SiOX非晶質結構。PL光譜量測結果發現此種SiOX奈米線在光譜圖中452 nm (藍光) 與548 nm (綠光)發現有峰值，在發光元件上有發展的潛力。
另一種系統是將Sn粉與SiO粉以重量比1：6混合放入爐管中加熱，結果顯示在粉末反應溫度1350 °C、基板沉積溫度850 °C下可得兩種主要產物，一種為以一顆催化顆粒即可催化出多根氧化矽奈米線之水母狀結構；另一種則是以氧化矽非晶外層包覆矽單晶的核殼( Core-Shell )結構。此種結構用CL量測，發現在光譜圖462 nm (藍光)與624 nm (橙紅光)處有峰值，也可望在發光元件上有應用。

關鍵字

奈米線 ； 矽 ； 氧化矽

參考文獻

2. S. Iijima, Nature, 354, 56, 1991.

7. R. S. Wagner and W. C. Ellis, Appl. Phys. Lett., 4, 89, 1964.

8. Y. Wu and P. Yang, J. Am. Chem. Soc., 123, 3165, 2001.

9. S. T. Lee, N. Wang, Y. F. Zhang, and Y. H. Tang, MRS Bulletin, 24, 36, 1999.

11. S. T. Lee, N. Wang, and C. S. Lee, Mater. Sci. Eng., A 286, 16, 2000; N. Wang, Y. H. Tang, Y. F. Zhang, C. S. Lee, I. Bello, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett., 299, 237, 1999.