清華大學材料科學工程學系學位論文
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本研究使用常見的發光染料作為共主體，以有效提升有機發光二極體元件的效率，並改善元件效率滾降(roll off)的現象。在使用磷光天藍光染料Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl) iridium(III) [FIrpic]作為共主體，並以4,4’,4’’-tri(N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA)為主體的黃光元件，在亮度10,000 cd/m2時，其能量效率由11.7 lm/W提升至15.4 lm/W，提升幅度為32%。在亮度1,000 cd/m2時，能量效率為26.7 lm/W，是目前以濕式製作黃光有機發光二極體的世界紀錄。此其元件效率的顯著改善，可歸因為：一、共主體有電子捕捉的特性，促使身為少數載子的電子，可以更有效注入，以與電洞的注入平衡，二、激子在共主體上產生，可避免過多激子在客體上產生所導致的焠熄，三、共主體的添加，產生了額外的效率有效的主客體能量傳遞路徑，四、此共主體與客體間，有良好的能量傳遞。此外，所謂最有效的共主體，將視主體而定，特別要依據共主體與主體彼此間的能階匹配而定。
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植物工廠可以在任何季節、任何地區產出無農藥以及無蟲害的新鮮蔬菜和水果，而逐漸引起廣大的重視；然而，現有的光源當中，如高壓鈉燈、白熾燈泡、螢光燈管和發光二極體，其所提供的光譜，皆與植物的吸收光譜，明顯地不匹配，這是因為植物的吸收光譜，在可見光的短、中、長區域，具有三個寬而非窄的吸收帶；因此，我們利用一個擬多寬帶光譜的固態照明技術，設計、製作植物成長光源。以有機發光二極體(Organic light emitting diode, OLED)為例，所得OLED元件之光譜，與光合作用光譜，有84%的相似性，而此乃緣自使用一個放光範圍，涵蓋短至中波長區域的雙波峰藍光染料，再搭配一個放光範圍，涵蓋中至長波長區域之波幅寬廣的單波峰紅光染料。若再摻雜一深紅光染料時，此一OLED植物成長光源的光合作用光譜相似性，可以再提升至90%。以一般的發光二極體(light emitting diode, LED)而言，若使用三個窄帶以取代原本單一窄帶的藍光，並額外加入兩個窄帶的紅光，則所得光合作用光譜相似性，也可提升至91%。此一擬多寬帶光譜技術，不僅可以使所提供的能量，被植物更完全的吸收利用，也可以用以設計一個更佳的光源，以符合各種不同的植物，在長根、莖、葉、果時之不同光源需求。
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綠光是製備多波段白光的主要光色，也是典型RGB全彩技術的關鍵組成光色，再由於人眼對綠光的亮度感受度最高，使得綠光成為組成高效率白光的最關鍵成份，因此，創新研發高效率綠光元件便為重要；而對有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode, OLED)元件而言，濕式製作具有低的製作成本、能大面積滾印(roll-to-roll)的可能性種種好處；因此，本論文特別探討如何利用一個可濕式製作的綠光發光層，以製作高效率綠光元件。本論文利用一新穎銥錯合物綠磷光染料bis[5-methyl-8-trifluoromethyl-5H-benzo(c)(1,5)aphthyridin-6-one]iridium (pyrazinecarboxylate)，經由適當的主體材料搭配後所製備之元件，在亮度為1,000 cd m-2時，能量效率為60.8 lm W-1，外部量子效率及電流效率則分別為23.8 %和95.6 cd A-1，該能量效率為濕式製作OLED的世界紀錄。此元件之高效率可歸因於：一、利用無電子注入能障之主體材料，促使身為少數載子的電子，可以更有效注入，並與電洞達到更佳的注入平衡，二、良好的主客體能階搭配，在低電壓下時，讓激子於客體上產生及放光，而在高電壓下，載子可以有效在主體上結合，形成激子並傳遞能量給客體放光。
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本研究以六元CrFeMnTiVZr為主體，進行Fe、Ti、V、與Zr的個別調變，設計出拾數個非等莫耳合金，探討單一元素變量對合金吸氫的影響。真空電弧熔煉製備鑄造態合金，使用SEM與XRD儀鑑定合金的微結構，以BEI影像搭配EDS，進行合金內相的成份鑑定，合金擊碎過篩後執行活化消除毒化層，吸氫動力曲線與PCI探討合金於不同溫度、不同成份下之吸放氫機制，並以DSC量測放氫溫度。 鑄造態CrFexMnTiyVzZru結構為接近AB2配比的C14 Laves相，呈樹枝晶偏析。偏離AB2配比時有析出相產生。吸氫測試後C14結構不變。XRD繞射峰半高寬偏高，是來自多元混合以及非AB2計量比時，產生的反位取代，造成的晶格扭曲。影響儲氫量的關鍵為合金整體與氫的結合焓，本研究合金最大吸氫量可達2.23 wt %。合金動力學表現優異。PCI曲線中平台區難以界定，是由於多元混和造成格隙尺寸及能階差異。室溫下最佳的可逆吸放氫量為1.09 wt %。部分配比會形成Laves相相關的BCC固溶體，因此有助於儲氫量的提升。
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本論文主要討論具有固定形狀的核殼狀結構之四氧化三鐵包覆不同鐵成分的磁性奈米粒子。其中將會包含以下三個部分：鉑-四氧化三鐵的反應機制之討論、不同原子百分比的鐵-鉑奈米粒子的合成、以及藉由將四氧化三鐵包覆在不同奈米粒子上來驗證鉑-四氧化三鐵的反應機制。 第一部分著重在的合成以及反應機制的探討。利用修正過的高溫注入法以及晶種成長法來製備鉑-四氧化三鐵磁性奈米粒子，其中作為晶種的鉑奈米粒子的準備是由有機的熱分解法完成，再將鉑奈米粒子加入還原劑以及介面分散劑的溶液中，注入鐵的前驅物，長上四氧化三鐵的殼層，成功製備出16奈米立方體形狀的磁性奈米粒子，而核直徑為5奈米。其中，還原劑的量決定四氧化三鐵在反應系統中的成核路徑。如果還原劑過少，則少量的鐵難以達到均質成核關鍵濃度的門檻，所以都會選擇在鉑奈米粒子上面生成。當還原劑的量逐漸增加時，同一時間還原出來鐵的量將會變多，大幅增加均質成核的機會，所以產物包含鉑-四氧化三鐵與四氧化三鐵奈米粒子。 不同鐵原子百分比的鐵鉑奈米粒子合成將會在第二部分中討論。利用與先前提到之鉑奈米粒子的合成相同的方法來製備該鐵鉑奈米粒子。當反應時間增加，在單一奈米粒子上面的鐵含量將會減少，其推測其現象，是因為鐵的前驅物在反應時會持續揮發，造成單一奈米粒子中鐵比例的下降。值得注意的是，此類鐵鉑奈米粒子的大小為4.1奈米，其大小不會隨著其中鐵含量的改變而有所變化。 而最後部分裡，會將第一部分所提到的反應機制應用在把四氧化三鐵包覆在不同鐵成分的鐵鉑奈米粒子上。而我們也成功合成15.7奈米的鐵鉑-四氧化三鐵立方體磁性奈米粒子，其核直徑約為4.1奈米。此結果也應證了文中所利用的包覆反應是取決於晶種以及反應所添加之介面分散劑。
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本論文在於研究經由脈衝雷射蒸鍍系統，SrRuO3與Sr2RuO4薄膜的成長。為了要解決SRO薄膜中缺少釕的問題，我們加入氧化釕的靶材並進行雙靶材沉積法來成長SRO薄膜。在成長SrRuO3¬薄膜方面，不論是使用單靶材或雙靶材的方法，都能在X光晶體繞射量測裡觀察到清楚的厚度干涉波。θ搖擺曲線的半高波寬也能夠達到0.024度。此外，我們觀察到當晶格常數從3.979 Å減低至3.938 Å時，室溫電阻率也從492.9 μΩ⋅cm到262.9 μΩ⋅cm而減少 (雙靶材成長)。 而在Sr2RuO4薄膜方面，我們以單靶材方法，將Sr2RuO4薄膜成長在LSAT基板上，並且其室溫電阻率為166 μΩ∙cm、剩餘電阻率為11。在雙靶材方面，我們可以得到應變鬆弛的Sr2RuO4薄膜成長在SrTiO3基板上，其晶格常數與Sr2RuO4單晶塊材相近，並且在X光晶體繞射量測裡也觀察到清楚的厚度干涉波與窄的θ搖擺曲線 (半高波寬0.018度)。另一方面，在LSAT基板上成長更厚的Sr2RuO4薄膜，可以達到更好的剩餘電阻率35以及剩餘電阻3.24 μΩ∙cm。為了使Sr2RuO4薄膜達到超導，我們將試著找出最佳成長條件，以提高薄膜純度（達到更高的剩餘電阻率）。
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摘要 本研究選用三聚氰胺樹脂海綿為基材，藉由表面疏水化處理或貼附上疏水親油材料使海綿表面具有超疏水及超親油之表面性質，以在水中有效分離出有機溶劑或油類，達到油水分離之效果。 本實驗中的海綿疏水化方法包含為(1)丙酮表面處理及被覆(2)官能基化膨脹石墨鍍層，(3)多壁奈米碳管鍍層，(4)石墨烯鍍層，其中丙酮表面處理可使海綿具有最高的溶劑重量吸收倍率，但其疏水性較低。而在官能基化膨脹石墨鍍層海綿與多壁奈米碳管鍍層海綿部分，因其鍍層不均與固定劑殘留過多，使得溶劑吸收倍率較低。以石墨烯為鍍層之海綿則可同時達到超疏水與超親油表面，並維持高有機溶劑重量吸收倍率。 由於石墨烯鍍層之海綿表面同時具有超疏水與超親油之表面性質，為充分發揮海綿之選擇性分離有機溶劑之優勢，將石墨烯鍍層海綿製成流道表面，當有機溶劑與水之混合溶液流過海綿表面時，有機溶劑會因海綿表面超親油性發生毛細現象而快速吸收，而水溶劑則因超疏水性無法被海綿吸收而快速滑過海綿表面，進而完成成極性/非極性溶劑分離之效果。
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以矽和氧化矽為材料所製作的互補式金氧半場效電晶體(MOSFETs)其元件微縮遇到材料本質特性上的限制，導致電子元件的效能無法繼續提升。因砷化鎵具有遠高於矽的載子遷移率，若能成功被應用在反轉式金氧半場效電晶體能將元件效能進一步提升。若能以砷化鎵為半導體，而氧化釔做為高介電材料，則此系統具有高的能帶偏移，好的熱穩定性，並且有潛力形成良好且具有低缺陷密度的介面。 本實驗先利用分子束磊晶成長高品質的砷化鎵，再接著用分子束磊晶成長高介電材料氧化釔於砷化鎵上，成長過程皆在高真空中進行。 經過900oC快速高溫氮氣退火60秒後，再將製作好的MOSCAPs在400oC做氮氫混合氣體(forming gas)退火5分鐘，電性量測結果得到一個小的積聚電容值頻率分散(5%-12.4%)於量測頻率100赫茲到1000千赫茲，顯示出良好的介面電性。進一步用低頻電容法分析得到V型的介面缺陷分佈，在介面能帶中間區域得到一個低的缺陷密度1×10^12 eV^(-1)cm^(-2)，靠近能帶邊緣缺陷密度為1×10^13 eV^(-1)cm^(-2)。此外，利用變溫的電導方法得到缺陷密度為3-5×10^11 eV^(-1)cm^(-2)位在高於價帶0.4-0.6 eV處。從低頻電容-電壓圖形和高溫(100oC)量測100赫茲到1000千赫茲的電容-電壓圖形可得知此系統在介面能帶中間區域並沒有高峰形狀的缺陷密度分佈。 實驗的結果顯示出此系統有良好的特性，氧化層/半導體界面具有低的缺陷密度和良好的熱穩定性，有潛力實現高效能且低耗能的反轉式金氧半場效電晶體。
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