學位論文
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Item 石墨烯應用於染料敏化太陽能電池之研製(2016) 賴禹承; Lai, Yu-Cheng本研究主要分為兩個目的，第一個主要是利用常壓化學氣相沉積法(Atmospheric pressure chemical vapor deposition, APCVD)在大面積銅箔(20 cm * 30 cm)成長出品質均勻之石墨烯。透過拉曼光譜分析已證實可成長出I2D/IG比值為2~4左右之單層石墨烯(Single-layer graphene, SLG)。若將製程優化，期望能應用在染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell, DSSC)的電極。第二個目的是透過化鍍技術，在機械剝離法所製備高品質石墨烯表面複合鉑(Pt)及鉑釕合金(PtRu)奈米顆粒，並用來作為DSSC之對電極材料。藉由Pt及PtRu奈米顆粒之高比表面積(High specific surface area)，以及石墨烯與Pt之電極催化特性，以提升整體DSSC之轉換效率。化鍍製程是先將Pt之前驅物六氯鉑酸氫、釕前驅物氯化釕與石墨烯，加入還原劑乙二醇、緩衝溶液乙酸-氫氧化鈉，分別製作出石墨烯/Pt及石墨烯/PtRu複合材料，並將複合材料滴佈於導電玻璃基板上形成對電極。本研究所製備出之複合材料透過SEM、EDS及TEM量測，證實已成功將Pt及PtRu均勻複合於石墨烯表面，從結果得知石墨烯/Pt粒徑分布為1.5 nm~5.0 nm，平均在3.5 nm~4.0 nm占最多，其平均電阻值為2.73 Ω；而石墨烯/PtRu粒徑則是分布在2~4 nm，平均在2.5 nm占最多，其平均電阻值為6.44 Ω。經封裝組合成DSSC元件後，比較濺鍍法製備Pt膜、單純石墨烯膜、石墨烯/Pt及石墨烯/PtRu四種電極的轉換效率，分別為1.52 %、0.64 %、2.08 %、1.35 %。實驗結果顯示，石墨烯結合Pt後因為電性及催化特性較好，因此具有較高轉換效率，而在石墨烯/PtRu的部分也接近使用濺鍍法製備Pt膜所得到之轉換效率，透過簡易化鍍方法來製備複合材料，可減少製程所需成本，以及提升整體DSSC之轉換效率。Item 高功率脈衝磁控濺鍍二氧化鋯介電層於金氧半電容之性質研究(2015) 賴禹丞; Lai, Yu-Cheng高功率脈衝磁控濺鍍 (High Power Impulse Magnetron Sputtering, HIPIMS)是目前最新的濺鍍製膜技術，與傳統的直流磁控濺鍍 (Dielectric Current Magnetron Sputtering, DCMS)相比，HIPIMS有著在極短的脈衝時間內讓靶材單位功率密度達到數 kW/cm2以上的特性，另外還能產生出很高的電漿密度並有效增加靶材金屬離化率，生成的薄膜也有著較好的品質，因為這些特質，本研究將使用 HIPIMS與 DCMS系統分別沉積 MOS電容中的介電層。 二氧化鋯是一具有高介電係數 (約在19-25之間)、寬能隙寬能隙 (5.1-7.8 eV)及高熱穩定度之特性的材料，因此選擇二氧化鋯去做為試片的介電層，最後再鍍上TiN作為金屬層，在 800度的快速熱退火之後，觀察該電容器的物性。接著，對試片電容沉積鋁電極以量測電性，因此本研究的試片結構為Al/ TiN/ ZrO2/ p-Si。實驗結果顯示HIPIMS技術優秀的離子解離率可以使ZrO2的結構更加完整、內部的缺陷也比較少，因此有比較好的電容值表現。物性方面，HIPIMS所濺鍍出的電容一樣會形成更加緻密的薄膜進而提高其機械性質，在硬度值有所增加，有效的改善薄膜硬度。 最後，綜合作比較，可以發現雖然電容值與硬度兩者的改變差異沒有完全的相同，但是在整個趨勢上是相當近似的，因此從量測介電層的硬度就可以推測出電容值的走向，而電容值的改變也可以進一步推斷出IDsat的趨勢，如此就可以於完成製作 MOSFET電晶體前，提前達到製程優化。