氮摻雜超奈米晶鑽石膜之製備與場發射和電化學特性之研究

Growth of N-doped UNCD Films and Investigation of Their Field Emission and Electrochemical Properties

林宜潔(Yi-Chieh Lin)

指導教授 ： 戴念華 ； 林諭男

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2010年)

摘要

本實驗利用微波輔助化學氣相沉積法﹙microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition；MPECVD﹚成長氮摻雜超奈米晶鑽石膜﹙nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films； N-doped UNCD﹚，並使用光放射光譜儀﹙Optical emission spectra；OES﹚即時監測電漿物種，發現當壓力增加、試片載台高度在最佳的位置﹙4 cm；試片相對於腔體狹縫的距離﹚及通入氮氣含量增加時，C2/CN峰值比將減少。C2為UNCD的重要物種，當其比例減少時，將有可能導致鑽石膜的缺陷增多與sp2 C-C鍵結增加。分別利用拉曼與掃描式電子顯微鏡﹙scanning electron microscopy；SEM﹚分析不同參數沉積出來的鑽石膜，驗證隨著C2/CN峰值比減少，sp2 C-C鍵結有增加的趨勢。將氮氣含量分別為0、10和25 ％ 的N-doped UNCD作高解析度穿透式電子顯微鏡﹙high-resolution transmission electron micrographs；HRTEM﹚分析，發現當隨著氮氣含量增加 (3.4–25 %)，鑽石晶粒有聚集在一起的趨勢，當N2＝25 ％時形成鑽石奈米線，且sp2 C-C鍵結層包覆著鑽石奈米線，推測此現象為提升N-doped UNCD導電度的原因。最後使用電化學方法進行分析，討論N-doped UNCD應用在電極的可能性。

關鍵字

氮摻雜 ； 場發射 ； 循環伏安法

參考文獻

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