使用磁控濺鍍法成長CrOx與含CrOx之RuO2的奈米線材料特性分析

Characteristic analysis of reactive sputtered CrOx and CrOx-containing RuO2 nanwires

蔡依婷(Yi-Ting Tsai)

指導教授 ： 甘炯耀

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2007年)

摘要

在射頻磁控濺鍍系統中，我們使用鉻(Cr)金屬，發現在特定的實驗參數下（Temp.=350℃、P=80 Watts、Ar/O2=10/10 (sccm)、W.P.= 10 mtorr 、Time=2 hr），會得到似板狀的奈米結構，經由X光結晶繞射鑑定其為Cr2O3，並利用穿透式電子顯微鏡作微結構分析，顯示每一片板狀結構都為單晶結構。由於Cr存在CrO3的氣體氧化態，溫度高於250℃時會揮發分解，在射頻磁控濺鍍系統中一定的氧含量時，會在靶材上形成一層CrO3，為濺鍍系統中的氧化靶材模式，此氧化層再經由電漿中的高能離子撞擊濺鍍出CrO3氣體分子，由於CrO3在腔體內為穩定氣體，成核速度(nucleation rate)很低，當溫度高於其分解溫度時，即在基板上產生分解形成Cr2O3，由於Cr2O3為Rhombohedral srtucture，其最低能量面造成結構異向性的成長導致板狀結構的生成。實驗中我們調變不同的實驗參數，會影響其成核速度(nucleation rate)及異向性成長速度(anisotropy growth rate)，在其中選擇最理想的實驗參數。
實驗的第二部份我們在成功生長RuO2奈米柱的條件下，加入Cr濺鍍槍共濺鍍，看其對生成的RuO2奈米柱的影響，能否在不影響RuO2奈米柱的成長，成功長出含CrOx之RuO2的奈米柱。實驗結果發現，只有當Cr共濺鍍槍瓦數較低時，才能不影響RuO2奈米柱的成長。最後我們將成功長出含CrOx之RuO2的奈米柱作場發射，其場發射的效果會比單獨RuO2奈米柱的效果來的更好，證實少量的CrOx可以增強RuO2奈米柱的場發特性，其場發行為類似NEA(negative electron affinity)材料行為。

關鍵字

射頻磁控濺鍍系統 ； CrOx ； 奈米結構 ； RuO2 ； 場發射

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無資料

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RF sputter ； CrOx ； nanostructure ； RuO2 ； field emission

參考文獻

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