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表面除潤摩擦形變引起之共軛高分子巨大之光電增益

本文探究 poly[2-methoxy-5-((2'–ethylhexyl)oxy) -1,4- phenylene vinylene](MEH-PPV)薄膜及MEH-PPV/polystyrene (PS)混合薄膜進行除潤後所產生的發光增益。經加熱而除潤的薄膜，發光增益受薄膜厚度及除潤過程影響，最高可達 19 倍。巨大的發光增益來自除潤後的殘留薄膜,厚度為 1~5 nm，約為分子團在未受干擾下(unperturbed coil)大小的十分之一。高分子進行除潤時大規模地運動造成的摩擦力使在殘留薄膜中的 MEH-PPV被拉伸並與基材產生強大的附著力。在被拉伸的分子鏈上，exciton-phonon interaction 被抑制，使殘留薄膜的發光效率增加。殘留薄膜中 MEH-PPV的 aggregates 亦被摩擦力解開，使發光峰有約 20 nm的藍位移。 若薄膜吸收四氫呋喃或甲苯等溶劑分子，高分子被塑化，釋放薄膜中的分子鏈反彈力，在室溫下(25~30℃)下進行除潤。殘留薄膜的形成及發光增益受薄膜中殘留應力釋放及分子鏈在基材上的運動模式影響。此外，殘留薄膜的形成取決於高分子薄膜與基材間的交互作用，因此薄膜進行除潤後是否可得發光增益視基材上的矽膠層厚度而定。 我們亦實際將除潤薄膜應用於電致發光元件，展示了其在照明科技的潛力。

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鍺銻合金相變化記憶體元件製作暨電性量測

在相變化記憶體元件其相變化層材料的選擇上，不同於多數研究團隊選用 Ge2Sb2Te5 材料，我們選用了 GeSb9 二元合金，擬在新穎材料的開發上能有所作為。在元件結構設計上，採用傳統的三明治 (Sandwich) 結構，元件製備過程中配合了濕式蝕刻法來將上電極層和相變化層同時蝕刻去除，最後觀察 GeSb9 相變化記憶體元件其電性質。除此之外，也設計平行電極結構元件，觀察其電性並討論在具有相同的相變化層體積之下，兩種元件結構在電性質上的差異。 從三明治結構元件的電性結果可觀察出，元件確實產生了切換的現象，我們推測這是由於在相變化層中產生結晶通道的結果。當元件線寬越小時，其 OFF state 電阻值越大；但其中界面電阻佔據 OFF state 電阻值相當大的比例，且隨著關鍵尺寸下降，佔據比例會增加。實驗中各尺寸元件 ON state 電阻值接近，說明線寬在微米尺度下，ON state 電阻值與元件線寬尺寸無關。而在電切換上，以 GeSb9 為相變化層材料的元件，線寬小於 2×2 μm2 能清楚明顯辨別元件電阻態的差異。我們發現在切換後持續施加功率，元件會出現低電阻的切換，推測這是由於持續加功率的過程中，相變化層其他地方也漸漸產生結晶而生成額外的結晶通道的結果。 將平行電極元件與 Sandwich 元件作比較，當具有相同的相變化層體積時，卻由於結構幾何形狀因素，導致輸出相同功率卻無法使平行電極元件相變化層產生相轉變的結果。最後，我們針對實驗上製程的改進作討論，提出相對可行的解決方法，作為之後在次微米尺寸元件上的參考。

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利用射頻電漿輔助化學氣相沈積法以四氯化矽為前驅物成長矽薄膜

以四氯化矽為前驅物、玻璃及n-type (100) silicon為基板，利用射頻能量分解四氯化矽來進行矽薄膜沈積。本研究工作組裝以吹拂方式帶出前驅物的電漿系統，並由X光粉末繞射儀(X-ray diffractometer, XRD)、傅立葉紅外線光譜儀(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)、拉曼光譜儀(Raman spectroscopy, Raman)、電子能譜儀(Eletron spectroscopy for chemical analysis, ESCA)及掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscopy, SEM)分析實驗所得的低含氧量矽薄膜。 為了能得到低含氧量的矽薄膜，本研究以不同的實驗條件製作矽薄膜並比較不同參數對於矽薄膜沈積的影響。針對氫氣流量而言，本實驗設定的氫氣參數範圍在於15-90 sccm之間，在範圍內氫氣流量越大對於沈積矽薄膜越有幫助，原因在於需要大量的氫氣來分解前驅物的矽氯鍵結，以防氧化矽的產生。氬氣的最佳流量介於10~15 sccm之間，不同於氫氣，氬氣主要扮演電漿輔助的角色，太大或太小對於矽薄膜沈積都是負面影響。另外，本實驗的電源輸出功率從200 W提高至400 W，在沒有加熱器的狀況下，使用較高功率可以對基板提供些微的熱源以利於非晶矽的成長。本實驗工作的結論是：利用射頻電漿輔助化學氣相沈積法成長非晶矽的薄膜，在沒有加熱源的情況下最佳的參數是功率400 W，氬氣流量 10 sccm和氫氣流量 15 sccm。

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鈦相關氧化物成長機制及其性質之研究

當材料縮小至奈米等級時，因其表面積增大或特定晶面的外露，常有不同於塊材的性質。近幾年來利用「由下而上」的合成方法來操控奈米材料的形貌和結構吸引了科學家們的目光。一般而言，材料的形貌深深受到成長行為的影響，在非平衡系統下，溫度梯度和濃度梯度是晶體成長的驅動力，導致了樹枝狀的成長。而在平衡系統下，原子的堆積傾向於讓熱力學穩的面外露，進而造成多面體的晶體。本研究以鹼處理方式在不同條件下合成出鈦酸鋇，鈦酸鍶，鈦酸鈣，以及稀有礦物-kassite等鈦相關氧化物，其多樣化的形貌和結構起因於不同的成長的行為。 首先，我們使用鈦前驅物和相關的氫氧化物在強鹼環境下來合成出多種鈣鈦礦結構(A2+B4+O2-3)，由於鋇、鍶和鈣這三者離子的電荷密度不同，造成原子堆積於 {111} 和 {100} 面上的速率不同，進而導致鈦酸鋇的形貌為圓球狀，鈦酸鍶為有著圓邊和{100}外露面的立方體，鈦酸鈣則為菱菱角角的立方體。利用其立方體的邊和角能量較高的特性，我們選用氟化鈉奈米立方體當作模板，讓四異丙氧基化鈦 (titanium tetraisopropoxide)水解成長於能量高的地方，再去除其模板，即可以得到鳥籠狀的奈米二氧化鈦。 當鈦酸鈣於弱鹼環境下合成時，由於系統中的濃度梯度增加而導致系統遠離平衡狀態，造成動力學產物-樹枝狀晶體的形成，此樹枝狀晶體主幹沿(012)面的法線向量，而兩個分枝分別沿(102)和 面的法線向量成長。此外，使用鈦前驅物和氫氧化鈣在短時間下反應時，另一種動力學產物 – kassite 第一次以人工合成的方法得到。以穿透式電子顯微鏡配合同步輻射X光圖譜解析出其結構為六方晶系P312 並有著a = b = 0.52451(2) 和 c = 0.47844(3) nm. 在大部分的實驗中，常伴隨有鈦酸鈣的形成，這是因為kassite的形成是動力學控制下的產物，是經由溶於鹼中的氫氧化鈦和固體的氫氧化鈣反應而得到。而相對的，鈦酸鈣是熱力學控制下的產物，是經由溶於鹼中的氫氧化鈦和溶於水中的鈣離子反應所得到。當調整氫氧化鈣和二氧化鈦的莫耳比例為2:1，並且在10 M的濃氫氧化鈉下反應，再藉由鹽酸浸泡產物就可以得到純的片狀kassite。我們進一步的對此材料於不同溫度下做熱處理，從相對應的X光繞射圖譜和熱重損失-質譜圖譜分析得知加熱在500 °C 以上，結構中的水會完全的被去除而原子重新排列，溫度升至700 °C時則完全變成鈦酸鈣結構，其形貌仍然保持在片狀但在表面出現非晶質的二氧化鈦。當加熱至更高溫約1000°C時，非晶質的二氧化鈦轉換為金紅石(rutile) 並且晶粒聚集成長變大使得片狀結構崩解。 當鈦酸鋇和鈦酸鍶於短時間下合成時，並無法得到任何動力學產物，只有伴隨著殘留二氧化鈦。此複合材料為天然的hetrojunction 能夠抑制電子-電洞的再結合。本實驗以合成TiO2/BaTiO3 複合材料當作染料敏化電池的陽極材料，相較於純的二氧化鈦，其電池的轉換效率增加了1.7倍。

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磁性記憶體寫入效益之研究

利用磁阻元件來做為位元紀錄的記憶體稱為磁性記憶體，也因為它不僅具有非揮發性的特性外，讀寫速度也可媲美目前市面上的記憶體，因此又被稱為夢幻記憶體。在本論文中，主要是針對磁性記憶體的主要課題進行研究－磁性記憶體的寫入效益。 首先，在利用自旋極化電流來驅動之磁性記憶體的研究中，發現藉由改變自由層鈷鐵硼的覆蓋層可以用來調變它的飽和磁化量以及自旋阻尼係數。當覆蓋層為鉭的時候，自旋阻尼係數會增加，主要原因是來自於鉭與鈷鐵硼之間的膜層混合。而當我們在鉭與鈷鐵硼之間插入一層金屬層(銅，銀)時，不僅鉭與鈷鐵硼之間的膜層混合可以有效的被抑制，且自旋阻尼係數也因為自旋幫浦效應的關係而降低。此外，由微磁學的結果得知，當插入層為銅的時候，臨界翻轉電流可以有效的被降低。 第二個部份裡，研究的主角為利用磁區壁來做為紀錄的磁性記憶體。在此研究中，磁性奈米線上的刻痕是用來控制磁區壁停留的位置，然而在該記憶體中，如何使磁區壁脫離刻痕的位置，是此記憶體目前主要的研究課題。在本研究中，當施加的電流密度高於臨界電流密度時，磁區壁的結構會開始做橫切狀與反渦漩狀之間週期性的轉換。然而研究發現磁區壁脫離刻痕的關鍵與磁區壁的形狀有很大的相關性。當磁區壁接近刻痕的位置，如果磁區壁的形狀可以轉換成反渦漩狀，則磁區壁即可順利的脫離刻痕，其主要原因為當磁區壁形狀轉換成反渦漩狀時，自旋極化電流所注入的能量將被儲存，然而當其通過刻痕的位置的時候，所儲存的能量開始轉換成磁區壁移動的動能，所以脫離的機率即可大幅的增加。 在最後一個部分的研究中結合了磁區壁的優勢，來探討並設計增加磁性記憶體寫入效益的方法。本研究藉由離子佈植的方法來侷部控制磁性薄膜的交換異向性，研究中發現當樣品經過離子佈植後，因為佈植區域與非佈植區域的翻轉場不同而導致在翻轉的過程中，磁區壁會在佈植區域與非佈植區域之間形成，而當磁區壁形成後，將會輔助其他位置磁性層的翻轉。因此，利用此效應可以設計出具有高寫入效益的新型的磁性記憶體，經由微磁學模擬的結果發現，此新型記憶體無論是利用磁場驅動或自旋極化電流驅動，其寫入效益均可大幅的被提升。

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以化學氣相沈積之高介電氧化物薄膜於非揮發性記憶體應用之研究

本實驗利用化學氣相蒸鍍法(MOCVD)，成功的在p型矽基板上鍍製出厚度8 nm、介電常數15.5、有效固定電荷約3.9 × 1011 / cm2的HfO2薄膜。在300℃的鍍膜溫度下，初鍍的薄膜呈非晶質，當退火溫度超過600℃後則是呈現明顯的單斜晶相結晶。 接著我們將鍍製的HfO2薄膜應用到Au/Al2O3/HfO2/SiO2/silicon (MAHOS)記憶體元件的電荷儲存層，並且探討HfO2薄膜在經過不同退火溫度及退火氣氛後的電荷捕捉特性。由C-V的量測結果顯示，真空退火的HfO2薄膜在電子的儲存行為上會受到抑制；氧氣氛退火的HfO2薄膜則是在電洞的儲存上變得較為困難。造成這種差異的原因，是因為真空退火使薄膜產生較多未鍵結的Hf原子並形成深層陷阱，由於Hf元素的特性較容易接受電洞而不易接受電子，使得C-V曲線在正偏壓方向(電子射入)的遲滯窗隨退火溫度的升高而逐漸縮小。相反的，氧氣氛退火的HfO2薄膜，由於膜內未鍵結的Hf原子大量的減少，因此在C-V曲線的表現上轉變為負偏壓方向(電洞射入)的遲滯窗隨著退火溫度的升高而較難張開。 接下來我們將HfO2薄膜應用到穿遂層的能帶工程，鍍製出具有內凹型能帶結構的Al2O3/HfO2/SiO2堆疊式穿遂層。在適當的外加偏壓下，此結構可輕易的將有效能障大幅的拉低，使元件擁有極佳的電荷穿遂效率。而在電荷保存特性方面，藉由較厚的物理厚度及使用高能障且非晶質的Al2O3及SiO2來分別臨接Au奈米晶粒及矽基板，有效的降低了直接穿遂與晶界漏電的問題，使得長時間的電荷保存能力亦符合非揮發性記憶體的需求。 最後，我們設計三種不同厚度排列的Al2O3/HfO2/Al2O3穿遂層結構，觀察奈米晶電場加強效應對電荷穿遂特性的影響。經由電性量測與電場分佈模擬的結果可以得知，若適當安排疊層式穿遂層結構中高能障材料的厚度分佈，可有效的發揮Au奈米晶粒的電場加強效應，在不犧牲電荷保存特性的前提下，進一步降低電子和電洞在穿遂過程中所面對的有效能障，提升電荷的穿遂效率。

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奈米結構氧化鋅的成長與氣體感測、發光二極體之應用

Synthesis and applications of ZnO nanostructure have been investigated. Based on the environmental concern and energy issue, ZnO-based nanostructures, fabricated by low-cost, large-scale aqueous method, have been applied to ethanol and CO gas sensing as well as light emitting diodes (LEDs). With applied voltage to aqueous solution, the impurity Co atoms have been effective to be doped into ZnO lattice. The cathodoluminescence (CL) peaks of different concentrations of Co-doped ZnO nanostructures are discussed. Meanwhile, high temperature ferromagnetism was observed in both 0.25% and 1% Co-doped ZnO nanostructures at 350 K. Efforts have been made to the synthesis of ZnO-based nanostructures, understanding of its physical properties, and integration into potential devices in the research. The thesis covers synthesis of ZnO-based nanostructures and its potential applications as fellow: (1) ZnO/ZnGa2O4 core-shell heterogeneous structure and ZnGa2O4 nanotubes, (2) unique hexagonal ring-like superstructures (HRLSs) based on the oriented attachment of single-crystalline Co-doped ZnO nanorods of hexagonal shape, (3) ZnO-based sensors applied to ethanol and CO sensing, (4) inorganic/organic heterostructure light emitting diodes consisting of ZnO-based nanorod and p-type polymer (PSS-PEDOT).

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Growth and Properties of SiGe Virtual Substrates and One-Dimensional Copper-Germanide Nanowires

Abstract Silicon (Si) has been the dominant semiconductor for electronic devices for more than four decades. However, with continued scaling of gate pitch at 0.7× per technology node, the industry has adopted strained Si and high-k dielectric technology to maintain and improve the performance of circuit during the past decade. In addtion, contact resistance and resistance-capacitance delays in the interconnect lines are also important limiting factors for device operation at the same time. Germanium (Ge) is the material with mechanical properties similar to Si. Not only Ge is infinitely soluble in Si, but also, the bulk lattice constant of Ge differs from that of Si by only 4.2%. Hence there has been more research on the use of SiGe and its potential for improving Si device performance. Furthermore, it is easier to combine with the Si-based technology today. In this work, the growth and properties of SiGe virtual substrate and Cu3Ge nanowires have been investigated. The strain-relaxed SGOI substrate fabricated by Ge condensation is generally regarded to be an appropriate stressor for strained Si epitaxy. Investigations on the oxidation behavior and the post-annealing effect on a strained Si1-xoGexo layer (x0=0.05 and 0.10) grown on 55 nm thick SOI layer of a 8 in. SIMOX wafer were carried out. After dry thermal oxidation at 1000-1050 ℃, thin (<20 nm) SGOI layers with high Ge fraction (x>0.4) were fabricated. In addition, with two-steps oxidation treatment, it could effectively homogenize the Ge distribution in the final relaxed SiGe layer. From examinations of surface morphology of SGOI structures utilizing AFM, it was found that the HF and HCl mixed solution can etch the Ge-oxides much more effectively than only the conventional HF solution. High-quality, thin relaxed Si0.8Ge0.2 layers grown on Si(100) by ultrahigh-vacuum chemical vapor deposition (UHVCVD) have been formed with hydrogen-implantation and subsequent thermal annealing. H+-implantation was used to introduce a layer with a high density of defects (cavities) below a 200-nm-thick strained Si0.8Ge0.2. The peak of the implanted profile was located just ~50 nm below the Si0.8Ge0.2/Si interface. The dependence of residual strain in pseudomorphic Si0.8Ge0.2 layer on the annealing temperature has been investigated. By adjusting the dose of H+-implantation and the subsequent annealing conditions, almost relaxed (~95%) Si0.8Ge0.2 layers with a smooth surface were achieved. The method provides a simple approach for the formation of thin relaxed Si0.8Ge0.2 with reduction in surface roughness for advanced complementary metal-oxide-semiconductor electronic devices. Free-standing and single-crystal Cu3Ge nanowires were synthesized by a vapor phase deposition method in one step. The Cu3Ge nanowires are orthorhombic in structure and grown in the [010] direction. The diameters and lengths are about 20-40 nm and 4-8 m, respectively, with aspect ratios of about 200-400. The single-crystal Cu3Ge nanowires exhibit extremely low resistivity of about 4.5-5  cm, the lowest ever for a binary compound. For comparison, the resistivities of Cu3Ge thin films are in the range of 5.5-24  cm. The nanowires can withstand a maximum current density of 3.2×107 A/cm2. It indicates that the Cu3Ge structure can be scaled down to ultrasmall dimensions without degradation of the electrical properties and could be a promising metal contact and interconnect candidate for the fabrication of next generation nanodevices. 摘 要 四十多年來，矽元素在電子元件中一直扮演主流半導體材料的角色。然而，隨著元件尺寸不斷縮小，業界為了維持甚至增強元件的效能，在過去十年間，已經開始採用應變矽技術以及用高介電常數/金屬閘極來取代傳統的二氧化矽/多晶矽閘極。除此之外，在金屬導線間的接觸電阻及R-C延遲效應也同時成為影響元件效能表現的重要一環。鍺元素由於與矽元素性質相近，不僅可以和矽完全互溶，而且晶格常數也僅比矽元素大4.2%，所以有越來越多的研究著重在利用矽鍺合金來增強元件的效能。在本研究中，我們將鍺元素在半導體元件上的應用為主題，探討矽鍺虛擬基材以及具有非常優異的低電阻特性的銅鍺奈米線的結構成長及性質探討。 首先，利用乾式氧化法使鍺元素濃度提升的方法，可形成應變鬆弛的絕緣層上的矽鍺層，並可被用來當作應變矽的應變源。一開始，在長有55奈米厚的矽層的SIMOX晶片上先成長具有不同鍺起始濃度的矽鍺層，本研究將探討不同的乾式氧化及後續退火條件對於應變鬆弛的絕緣層上矽鍺層的影響。在經過適當條件的氧化及退火處理後，厚度小於20奈米且具有高鍺濃度的應變鬆弛的絕緣層被成功的製備。此外，我們發現藉由兩階段退火處理，可有效的改善起始鍺濃度較高的試片在氧化後所面臨的鍺分佈不均的現象。而在利用原子力顯微鏡探討應變鬆弛的絕緣層上矽鍺層的表面平整度時，發現利用氫氟酸及鹽酸的混和液可以比傳統的單純氫氟酸更有效的去除表面的鍺氧化物的雜粒。 在第二部份研究中，利用超高真空化學氣相沉積法所成長的矽鍺層可藉由氫離子佈植法及後續的退火處理來促使應變鬆弛。在此方法中，氫離子佈植在矽鍺層與矽基材界面的下方約50奈米處。藉由改變不同的佈植濃度及不同的退火條件，將可以成功製備近乎完全應變鬆弛且具有平整界面的矽鍺層。此方法提供一個較簡易的方法來製備可以適用於先進元件的應變鬆弛矽鍺層。 在第三部份研究中，利用氣相傳輸法，獨立於試片表面且單晶結構的銅鍺奈米線第一次成功被製備。本研究所製備的銅鍺奈米線具有長方晶的單晶結構，並且沿著[010]方向成長。銅鍺奈米線的粗細範圍多介於20-40奈米且長度介於4-8微米，換算所得的長寬比則介於200-400間。特別的是，本研究所製備的銅鍺奈米線具有相當優異的低電阻性質（4.5-5  cm）以及3.2×107 A/cm2的高電流密度。在現今已製備的二元化合物的奈米線中，具有最低的電阻率。除此之外，與薄膜型態的銅鍺化合物相比，銅鍺奈米線在尺寸微縮後，仍具有相當優異的電阻率，這些特性對於銅鍺奈米線在日後應用於金屬接觸及金屬間導線上具有相當大的優勢。

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元素含量對Al-Co-Cr-Fe-Mo-Ni高熵合金系統之微結構與機械性質的影響

本研究為提升高熵合金在高溫下的性質以及擴展其應用性，將Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni系統中的Cu以熔點與彈性模數較高的Mo來取代，發展出新的合金系統Al-Co-Cr-Fe-Mo-Ni。除探討元素含量對於微結構與機械性質的影響外，以微結構、HT-XRD與DTA的實驗分析，繪製出各元素變量的相圖，更以熱力學計算對固溶相的穩定性加以解釋。 此合金系統的微結構可分為三種︰第一種是樹枝狀結構；第二種是樹枝狀結構 + 共晶結構；第三種是有明顯晶界的多晶結構。合金的組成相受到添加元素的種類及含量所影響︰Al元素促進BCC相形成，但會抑制σ相；Co和Ni元素促進FCC相形成；Cr和Mo元素促進σ相形成；Fe元素會抑制σ相形成。從微硬度實驗中發現，σ相為合金中最硬的相，BCC為次硬相，而FCC相最軟，因此合金的硬度基本上由這三個相所佔的比例所決定，硬度變化範圍由Hv 220到Hv 859。 由硬度壓痕周圍的裂痕總長可以比較各Al-Co-Cr-Fe-Mo-Ni合金的韌性，當合金硬度低於Hv 700以下時，壓痕周圍不會出現裂痕，表示合金具有很好的韌性，當硬度高於Hv 700時，壓痕周圍就會開始出現裂痕，但韌性仍比Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni合金系統好，例如在本合金系統中，Ni-0合金擁有最高的硬度值Hv 859，裂痕總長度為57 μm，而Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni中Al2.8CoCrCuFeNi合金硬度為Hv 655，但裂痕總長度長達308 μm，顯示本合金系統具有很好的硬度與韌性組合。 除了Co-2.0、Mo-0與Ni-2.0合金外，Al-Co-Cr-Fe-Mo-Ni高熵合金在轉折溫度(TT)以上的軟化係數(BII)都比Co基合金T-800與Ni基超合金In 718還低，表示在轉折溫度以上，高熵合金硬度隨溫度下降的速率比較慢，因此在高溫下可以維持較高的硬度，例如 Ni-0與Cr-0合金在1000oC下的硬度為Hv 450，而In 718與T-800的硬度分別為Hv 127與Hv 151。高熵合金具有低軟化係數的原因主要為高熵效應使多種合金元素形成BCC、FCC及高硬度的σ相，這些固溶相在高溫下仍然能有效地固溶強化，且因多元素原子對空缺的競爭，降低空缺擴散速率及與空缺空擴散有關的變形機制。

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表面電漿子於單根金奈米線及金奈米多孔性薄膜之遠場及近場光學特性研究

In recent years, noble metal nanostructures have attracted increasing interests in the development of sensitive biosensors and novel photonic devices due to their pronounced optical properties related to surface plasmons (SPs). We report a study of localized surface plasmon resonance (LSPR) in single Au nanowires (NWs) created sequentially by atomic force microscopy nanolithography on a thin polymer resist, metal deposition and lift-off process. The widths and thicknesses of the single NWs are less than 110 nm and 30 nm, respectively, and the lengths are of a few μm. In the far-field scattering spectrum of a single NW, two LSPR peaks at around 630 and 490 nm in wavelength are observed and the intensity is strongest when the incident electric field is parallel to the length direction of a NW. With the aid of near-field scanning optical microscopy, it is found that surface plasmon polaritons (SPPs) are generated and propagating along the length direction when the incident electric field is perpendicular, whereas localized surface plasmons (LSPs) are generated when parallel. This assertion is consistent with the far-field scattering spectra. In near-field optical images, both LSPs and SPPs have a periodic wavelength of around 480 nm. This value is in good agreement with the calculated SP wavelength of 471 nm at the air-Au interface at an incident wavelength of 532 nm. The current results of polarization dependence from far-field and near-field measurements are in strong contrast to previous results of lithographically fabricated NWs in literatures. The polarization dependence of our NWs is due to the lack of well-defined axes in the cross-section of a NW from transmission electron microscopy analysis. The present work reveals the interesting variation of LSPR modes in a single NW due to different fabrication techniques. The single NWs has also been applied to perform the sensitivity of the medium and the chemical sensing of an alkanethiolate self-assembled monolayer, octadecanethiol by LSPR peak shift. The present work reveals interesting variation of LSPR modes in single metal NWs that are potentially valuable for future plasmonic applications. Furthermore, a nanoporous Au film is prepared sequentially by deposition of gold and copper, high temperature annealing, and chemical etching for the investigation of plasmonic properties on random nanoporous films which are commonly used as surface enhanced Raman scattering (SERS) substrates. The film has a thickness of 20 nm and randomly distributed pores with sizes ranging between 15 and 350 nm, which are suitable for the generation of SPP waves in the film. In far-field measurements, the nanoporous film has a different transmittance and a lower reflectance when compared with those of a 20 nm thick plain Au film in the wavelength range between 400 and 1000 nm. As a result, the absorbance of the nanoporous film is much higher and can be attributed to the conversion of incident light into SPP waves. In the dark-field scattering spectrum, a broad peak appears at around 630 nm and corresponds to the resonance peak of the aperture plasmon mode of the pores in the film. From the near-field results, the local transmitted optical field distribution on the film is observed and reveals the generation of SPPs. Furthermore, two types of local field enhancement are observed. The first type has a small spatial distribution of around 200 nm and an enhancement factor of 4. The second type has a large spatial distribution of around 1 µm and an enhancement factor of 2. The two types of enhancement correspond to strong and weak SPP localization, respectively. The field enhancement effect on the nanoporous film can be utilized for surface enhanced Raman scattering and a clear Raman spectrum in a 10−6 M Rhodamine 6G solution has been obtained.