學位論文
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Item 磁控濺鍍銦錫氧化物透明導電膜之材料分析及其應用於矽晶太陽能電池之研究(2012) 楊家豪; Chia-Hao Yang本論文是利用斜向磁控濺鍍系統成長銦錫氧化物透明導電膜於具有二維奈米線陣列結構的太陽能元件上。系統地分析及量測斜向濺鍍ITO之形態分佈、反射率以及電性，進而探討應用於太陽能電池元件後的光學特性與電性分析。二維奈米線陣列的部分，是利用氫氟酸與硝酸銀在適當的溶液調配比例下發生氧化還原反應所蝕刻而成，所形成之奈米線陣列結構擁有極低的反射率，且在大角度入射的情況下依然得以維持約5%的低反射率。斜角濺鍍則是以射頻濺鍍系統將ITO薄膜成長在蝕刻完成的奈米結構上，並以掃瞄式電子顯微鏡觀察元件的形態且透過積分球與分光儀進行元件反射率的量測，最終獲得一反射率5%，開路電壓為0.56V，光電流為1.54 mA/cm2，轉換效率為0.26% 的太陽能光伏元件。Item 斜向磁控濺鍍銦錫氧化物透明導電膜之光吸收特性研究(2011) 佘立維; Li-Wel She本論文是利用斜向磁控濺鍍系統成長銦錫氧化物於具有奈米柱結構的矽基板上。系統地分析及量測斜向濺鍍ITO之形態分佈、穿透反射率以及導電性，進而探討斜向濺鍍薄膜ITO之光吸收特性，並將其薄膜應用在具奈米柱結構的矽基板太陽能電池上。首先製作奈米柱，奈米柱是利用鎳薄膜進行快速熱退火形成奈米鎳球當作蝕刻的遮罩進行乾式蝕刻奈米柱300nm。斜角濺鍍則是以射頻濺鍍系統將ITO薄膜成長在半導體基板上，並以掃瞄式電子顯微鏡觀察其柱狀傾斜角的形態。最後透過光學分析的方式量測折射及反射率。折射率是以橢圓儀量測，反射率則是利用不同波段的雷射光以及白光透過積分球量測取得。本研究成功製作出一傾斜角度為50o，反射率約為10%，折射率為1.7的斜向ITO奈米柱抗反射薄膜。Item 斜向濺鍍氧化鋅於氮化鎵奈米柱陣列之新穎紫外光二極體研究(2014) 蕭志忠; SIAO, Jhih-Jhong本論文是以磁控濺鍍系統斜向成長 n 型氧化鋅於 p 型氮化鎵二維奈米柱陣列結構，來製作具高載子注入效率與高輻射複合率之氧化鋅/氮化鎵異質接面紫外光發光二極體奈米柱陣列(ZnO/GaN nanorod array LEDs)。藉由氮化鎵奈米柱本身所提供的遮蔽效應(shadowing effect)，斜向氧化鋅濺鍍氣流(glancing ZnO vapor-flows)將選擇性的沉積於氮化鎵奈米柱陣列頂端，並有效地連結整個二維氮化鎵奈米柱，最終形成具奈米尺寸的異質接面(nano-junctions)發光二極體陣列。我們所製作出之氧化鋅/氮化鎵異質接面紫外光發光二極體奈米柱陣列本身具有良好的二極體整流特性和低導通電壓(4.5V)，並在順向電流的操作下可穩定發射主要波長為 λ＝390nm 之偏紫白光發光光譜。其主要可歸因於奈米異質接面結構之高載子注入效率所造成氧化鋅缺陷複合飽和，以及氧化鋅近能隙複合發光效率之提升。更重要的是，本論文所提出的斜向濺鍍氧化鋅方法將可省去在傳統奈米柱結構之鈍化與絕緣過程中，所需涉及聚合物填充或其他複雜之材料生長步驟，大幅地提升元件良率與降低製作成本，並可廣泛地運用於其他具奈米尺寸之光電元件(nano-devices)。Item 斜向射頻磁控濺鍍氧化鋅奈米線結構之材料特性與於紫外光二極體之應用(2014) 謝忠翰; Xie Zong Han本論文利用斜向射頻磁控濺鍍系統(glancing-angle radio-frequency magnetron sputtering system)來製備氧化鋅(Zinc oxide, ZnO)薄膜，系統性地分析氧化鋅薄膜其型態分布、材料品質、以及光電特性。再進一步將斜向氧化鋅薄膜成長於氮化鎵材料，最終製作成紫外光發光二極體元件(ultraviolet light-emitting diodes, UV LEDs)，並與傳統正向成長之氧化鋅/氮化鎵異質接面比較。我們發現，斜向氧化鋅薄膜其電阻率可大幅度降低到10-3等級，載子濃度和載子遷移率分別為n = 5.14×109 cm-3 以及n =63.46 cm2/V•s 。由XRD 特性光譜發現斜向氧化鋅薄膜在 (002)晶向位置有明顯的繞射強度，其X-Ray繞射峰約在 = 34.52o。其光激發螢光光譜(Photoluminescence, PL) 波長為=380nm，主要對應於近氧化鋅能隙之發光光譜位置(Near Band-Edge , NBE)。此外，我們也發現隨著快速熱退火(rapid thermal annealing, RTA)溫度的提升，斜向氧化鋅薄膜晶格將重新排列，此將大幅地改善其結晶品質以及PL發光強度。將斜向氧化鋅薄膜成長於p型氮化鎵，並製作成異質接面發光二極體元件後，就電流電壓特性曲線(I-V curves) 而言，斜向氧化鋅UV LED呈現極佳的整流特性，其開通電壓(turn-on voltage)約為4.8V,而漏電流則為4.4 ×10-3A。最重要的是，我們所製做出的斜向氧化鋅UV LED，其電致發光光譜(Electroluminescence, EL) 在我們的量測區間(I = 0–60mA)，都是以NBE (=380nm)發光光譜為主導。隨著注入電流增加，發光強度隨之增強，而其半高全寬(Full Width Half Maximum, FWHM)，則隨之下降。我們的研究說明斜向成長氧化鋅薄膜與氮化鎵材料上(type-II band-alignment)，會產生高載子注入效率，造成氧化鋅缺陷複合飽和，增強近氧化鋅能隙之複合發光效率，其將可廣泛用於 pure UV-emission 之應用。