低維氧化物及碲化物之電致變色及電阻轉換效應的探討

Electrochromism and Resistive Switching Behaviors of Low Dimensional Oxide and Telluride Nanostructures

林敬鈞(Ching-Chun Lin)

指導教授 ： 陳力俊

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/博士(2012年)

摘要

本論文涵蓋三個低維度的材料系統，從其各自的材料特性中分別去探討與缺陷的關係。
第一部分為三維氧化鎢奈米線的合成與其電致變色的性質探討。三維的氧化鎢奈米線可透過水平爐管以單一步驟成長在導電的玻璃基板上。合成出的樣品可直接組裝成電致變色的元件。利用三維氧化鎢的結構，我們可以在固態以及液態電解質的元件中都得到良好的電化學性質以及光學可調性。此外，在液態電解質元件中，我們可以得到高著色效率(71.6 C-1 cm2)以及良好的鋰離子擴散係數(1.85×10-10 cm2 s-1 )，奈米線中的氧缺陷被認為是提升電致變色性質的主因。
第二部份探討彎折氧化錫奈米帶中非對稱氧缺陷所帶來的憶阻效應。透過水平爐管調控氧分壓的合成方式下，可得到高密度非對稱的彎折氧化錫奈米帶。在外壓改變的狀況下，奈米帶成長平面自(200) 轉向(002)平面。利用掃描穿透式電子顯微鏡，可清楚觀察到彎折結構的奈米帶兩端具有非對稱氧缺陷的情況。這樣非對稱的結構可製成元件成功操作超過105個循環。
第三部份是低溫合成不同型貌及成分的碲化銅奈米結構。透過調控溶液中乙二胺的莫爾體積，可得到不同銅含量的碲化銅奈米結構。從高溫XRD以及即時電子顯微鏡選區繞射圖的分析當中，探討碲化銅奈米線相變化的過程。並且利用光學微影方式定義鎳電極來製造單根奈米線元件，從電流電壓曲線中得到碲化銅奈米線可以在小電壓驅動下產生雙極性電阻轉換的特性，其結果與銅離子擴散有關。

關鍵字

奈米線 ； 穿透式電子顯微鏡 ； 電致變色 ； 電阻轉換 ； 相變化

參考文獻

1.47 K. H. Tam, C. K. Cheung, Y. H. Leung, A. B. Djurisˇic, C. C. Ling, C. D. Beling, S. Fung, W. M. Kwok, W. K. Chan, D. L. Phillips, L. Ding, and W. K. Ge, “Defects in ZnO Nanorods Prepared by a Hydrothermal Method,” J. Phys. Chem. B 110, 20865-20871 (2006).

2.5 H.A.Wriedt, in “Phase Diagrams of Binary Tungsten Alloys” (Edited by S. V. Nagender Nalou and P. Rama Rao) The Indian Institute of Metals, Indian, 1995.

1.14 C. Soci, A. Zhang, B. Xiang, S. A. Dayeh, D. P. R. Aplin, J. Park, X. Y. Bao, Y. H. Lo, and D. Wang, “ZnO Nanowire UV Photodetectors with High Internal Gain,” Nano Lett. 7, 1003-1009 (2007).

Chapter 1 Introduction

1.1 R. P. Feynman, “There’s Plenty of Room at the Bottom,” at the Annual Meeting of the American Physical Society on December 29th at the California Institute of Technology (1959).