清華大學材料科學工程學系學位論文
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近年來隨著科技的發展，許多劃時代的發明像是無人機、自動駕駛系統及互動式機器人已經對我們的日常生活造成了很大的影響。而上述的這些科技都包含著一個基本但不可或缺的元件:光偵測器。因此，在元件這領域中，光偵測器必定在未來會占有一席之地。目前，無機鹵素鈣鈦礦材料吸引了許多的關注因為他們擁有著令人興奮的潛能來應用在光電元件上。無機鹵素鈣鈦礦材料有許多優異的性質，像是載子遷移率高、擴散路徑長、在可見光波段的吸收率高及吸收光波段與貴金屬的局域表面電漿子共振波長吻合，而這些優勢也使他們成為理想的材料應用在光偵測器上。在本論文中將會探討利用奈米金顆粒局域表面電漿子共振來增益無機鹵素鈣鈦礦材料中的全溴無機鹵素鈣鈦礦米晶體和全碘無機鹵素鈣鈦礦奈米棒形成的異質結構光偵測器的元件性能表現。在形成異質結構和經過局域表面電漿子增益後，局域表面電漿子增益的全溴無機鹵素鈣鈦礦米晶體/全碘無機鹵素鈣鈦礦奈米棒異質結構光偵測器的偵測率、響應度及電流開關比可達1.93 × 1010 Jones、9.71 × 10-4 A/W和1230。 本論文主要分為五章節，第一章是簡介，其內容涵蓋奈米科技的介紹、光偵測器的工作原理、局域表面電漿子共振效應和無機鹵素鈣鈦礦材料的性質。第二章為實驗部分包含實驗步驟及實驗所需之儀器介紹。第三章則為研究數據之結果與討論，在此章節中含有無機鹵素鈣鈦礦的材料分析、元件分析及元件的光電特性量測。第四章為第三章研究結果的總結和結論。最後，第五章則是此研究未來的發展性。
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近年來，全球暖化議題愈趨嚴峻，人們開始提升對高性能儲能裝置的需求。超級電容作為極具發展潛能的儲能裝置，具備快速充放電、高功率密度、循環壽命長以及低成本且安全等優勢。超級電容之效能表現取決於電極材料的選擇與結構設計，本研究選擇以混合金屬氧化物提升電容值與能量密度，並搭配奈米碳管的管狀結構來提升表面積與提供電子傳輸管道，使其在獲得金屬氧化物之高電容值同時，也改善金屬氧化物導電性較差的問題。 本研究利用化學氣相沉積法，在三維結構的不鏽鋼網上成長奈米碳管，接著以電沉積之製程方式搭配鍛燒熱處理來成長鈷錳氧化物於奈米碳管之上。透過調整電沉積製程時間以控制鈷錳氧化物之沉積量與形貌來得到片狀鈷錳氧化物包覆奈米碳管的鈷錳氧化物/奈米碳管/不鏽鋼網之複合電極結構。而在電化學表現上，此複合電極於掃描速率2 mV/s下，可得到最佳比電容值732 F/g。 最後，以鈷錳氧化物/奈米碳管/不鏽鋼網作為正極材料搭配活性碳/不鏽鋼網作為負極，在2 M氫氧化鉀作為電解液的條件下組裝非對稱超級電容。其中不鏽鋼網不僅作為電極基板，同時也具有集流器之功能，使組裝而成的非對稱超級電容在能量密度為47.39 W/kg下，可輸出400 Wh/kg的功率密度，且具有良好的循環穩定性，此外，在5000圈循環測試後，仍可保有76.8 %的電容值。
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串聯電阻對薄膜類型的太陽能電池電性來說是不能忽視的一環，而串聯電阻的分析需要利用許多種的模型來進行計算，故我們分成三個部份來解析串聯電阻。 第一部分是M-TLM模型，文獻中提到此方法可以利用模組電池就能量測到P2區域的接觸電阻，不用刻意設計其他結構即能量測，但由於此方法對CIGS的寬度沒有做出限制且沒有解決寄生電阻在量測中如何去除，所以我們利用推導論證出若要使用此結構需要有一定的條件，以此來獲得正確的TCO片電阻與P2接觸電阻。 第二部分是解構CIGS電池的串聯電阻，利用Matlab擬合軟體來進行IV擬合得到Voc、Jsc、FF、Efficiency、Rs、Rsh...等等參數，再經由分析串聯電阻，將之前所述之TCO、Mo片電阻與P2接觸電阻之貢獻扣除，我們便能得到剩餘與電池面積這項因素無關之串聯電阻有多少貢獻。 第三部分是光浸潤效應對電池優化後各參數的解構。許多PV模組的效率會因為照光而讓整個電池模組有所改善，這個現象便被稱之為光浸潤效應(Light Soaking Effect)。我們可以利用前面的方法來分析進行光浸潤之後，其對參數的影響，還能分析各部位電阻對應光浸潤效應是否有所變化。 建立了此量測方法之後，對CIGS太陽能電池進行任何實驗都能利用此法來分析實驗對電池各處電阻所造成之影響。
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有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode, OLED）近年來被廣泛應用在顯示器與照明產品上，憑藉著其高對比、高顯色、廣視角、面光源、自發光、省電、可撓曲等優異特性，成為當今最受矚目的新興技術；不過，高製作成本是OLED產業之致命傷，為了實現低成本之大面積連續滾印，開發出相關濕式製程與材料就顯得十分重要；然而，濕式製程的元件，其效率表現普遍較差，為求解決，可藉由添加電洞傳輸層以提升元件的效率，能使濕式製程往商業化的目標向前邁進一步 本研究使用一系列新穎芴基分子之電洞傳輸材料製作濕式黃光OLED，其中以10-Hexyl-3-[2,7-di(9-ethylcarbazolyl-3-yl)fluoren-9-ylmethylene]phenothiazine (DM-260)製成的元件表現最為優異，相較於業界廣為使用之電洞傳輸材料N, N′-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis(phenyl)benzidine (NPB)，在亮度為100 cd/m2時，其能量效率由17.3 lm/W提升至26.8 lm/W，提升幅度為55 %；電流效率由20.6 cd/A提升至34.6 cd/A，提升幅度為68 %；外部量子效率由6.5 % 提升至11.4 %，提升幅度為75 %；效率的提升可歸因於DM-260電洞傳輸材料具有: (1) 較深的最高填滿分子軌域，使電洞注入層與電洞傳輸層間的能障提升，因而調製過多的電洞注入，使電子電洞數量達成平衡；(2) 較佳的的電洞傳輸能力，使得電洞更有效地注入到發光層中，進而提升元件效率。
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