單一金奈米線電阻式感測器光與熱導致分子脫附與電阻下降之研究

Light and Heat Induced Molecular Desorption and Resistance Decrease in a Single Gold Nanowire Resistive Sensor

陳薇宇(Wei-Yu Chen)

指導教授 ： 林鶴南

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2013年)

摘要

本實驗結合原子力顯微術奈米微影及傳統黃光微影，製作單根金奈米線及鈦電極，成為電阻式單一奈米線感測器，並研究光與熱導致的奈米線表面分子脫附及伴隨的電阻下降。第一部份實驗，使用厚度為7 nm的金奈米線，表面披附十二烷硫醇分子，其飽和電阻上升為18.0%，再將其暴露在254 nm UV燈下，因硫醇分子氧化成烷基磺酸鹽類，並從奈米線表面脫附，使電阻由原本的18.0%降至2.5%，恢復程度約85%。由電阻下降的時間關係分析其脫附動力學，可知光氧化為一級反應，也發現脫附常數隨光強度上升而上升。
第二部份實驗，將奈米線直接加熱，發現其電阻隨溫度上升而下降，且在25至50 °C範圍內，電阻變化與溫度呈線性關係，此外電阻下降值也隨奈米線厚度減少而增加。在45 °C時，厚度為13 nm的金奈米線電阻變化為−11.5%，12 nm的電阻變化為−12.0%，而9 nm的電阻變化則為−13.0%。經線性擬合後，得到厚度為13 nm的奈米線電阻下降對溫度變化率為0.0058/°C，12 nm為0.0061/°C，9 nm則為0.0066/°C。
若以波長633 nm的17 mW氦氖雷射，在顯微鏡下聚焦至金奈米線上後，電阻由於電漿熱效應而下降，並觀察到厚度為9 nm的金奈米線電阻下降約為0.9%。此變化值遠小於電漿加熱效應，主要是由於基板的散熱使得奈米線溫度無法大幅上升。

關鍵字

金奈米線 ； 化學脫附 ； 熱脫附

參考文獻

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