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研究生： 何雨璇
Yu-Hsuan Ho
論文名稱： 沉積氧化鋅鋁薄膜於自組裝單分子薄膜修飾之玻璃基板之研究
Study the Fabrication of AZO Films on Self-Assembled Monolayer Modified Glass
指導教授： 戴龑
Yian Tai
口試委員: 陶雨臺
Yu-Tai Tao
林昭吟
none
楊志仁
none
江志強
Jyh-Chiang Jiang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工程學院 - 化學工程系
Department of Chemical Engineering
論文出版年： 2012
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 103
中文關鍵詞： 氧化鋅鋁 、自組裝單分子薄膜 、RF磁控濺射 、結晶度 、表面能
外文關鍵詞： AZO, Self-assembled monolayer, RF sputter, crystallinity, surface energy
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    • 本論文利用射頻電漿濺鍍沉積氧化鋅鋁(AZO)薄膜於自組裝單分子層薄膜(self-assembled monolayer, SAM)修飾後的玻璃基板，一般而言，低溫製程環境下所沉積出來的AZO薄膜不具結晶性,需要靠高溫、回火來改善，但此方法會大幅增加製作成本，因此我們藉由SAM改質玻璃基板，發現成長長碳鏈之自組裝單分子薄膜能大幅改善AZO薄膜的結晶性和導電性。由於氧化鋅屬於六方晶系(HCP)結構，藉由不同親疏水性之自組裝單分子薄膜改變玻璃的表面張力，於室溫下可控制AZO薄膜具有c軸成長取向抑或是a軸成長取向。

    In this work, we studied the deposition of AZO on self-assembled monolayer (SAM) modified glass substrate with RF sputtering. In general , deposition of AZO thin films under low temperature condition result in the amorphous or less crystallinity structures, which needed to be improved by post annealing of thin film at high temperature. However, this way will substantially increase production costs. In this study, we have found that high crystallinity and low resistivity can be achieved in room temperature by fabricating AZO thin films on long chain length SAM modified glass substrate. In addition, for the deposition of AZO, the surface tension of glass substrate was modulated by fabrication of SAMs with different wettability, which the preferential growth direction of AZO thin film could be controlled to along c-axis or a-axis.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 V 圖目錄 VII 表目錄 X 名詞縮寫表 XI 名詞代號表 XII 壹、緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究目的 3 貳、相關理論 4 2-1 自組裝單分子薄膜(Self-assembled monolayer,SAM) 4 2-1.1 自組裝單分子薄膜簡介 4 2-2 透明導電氧化物(Transparent Conducting Oxide, TCO) 7 2-3 氧化鋅鋁(Aluminum doped Zinc oxide, AZO) 透明導電薄膜 8 2-3.1 晶體結構 8 2-3.2 導電性質 10 2-3.3 光學性質 11 2-3.4 不同鋁鋅氧化物之製程 12 2-4 薄膜成長 16 参、實驗方法與步驟 22 3-1 自組裝單分子薄膜製備 22 3-1.1 實驗藥品及耗材 22 3-1.2 清洗玻璃基板 23 3-1.3 自組裝單分子層薄膜之製備 24 3-2 以RF-sputtering成長AZO 24 3-2.1 實驗氣體及耗材 24 3-2.2 以RF-sputtering沉積AZO薄膜 24 3-3 實驗流程 26 3-4 分析量測儀器簡介 26 3-4.1 X射線光電子能譜化學分析儀 (X-ray photoelectron spectrometer, XPS) 26 3-4.2 接觸角測量儀 (Contact angle, CA) 27 3-4.3 紫外光/可見光分光光譜儀 (UV/VIS spectrophotometer) 28 3-4.4 場發射掃描式電子顯微鏡 (Field-Emission Scanning Electron Micro- scope, FE-SEM) 29 3-4.5 四點探針(four point probe) 30 3-4.6 小角度X-ray繞射儀(Grazing X-ray Diffraction) 31 3-4.7 霍爾效應量測系統(Hall effect measurement system) 33 4-1 不同碳鏈長度之自組裝單分子薄膜成長於玻璃基板分析 37 4-1.1 自組裝單分子薄膜C3-SAM之分析 38 4-1.2 自組裝單分子薄膜C6-SAM之分析 39 4-1.3 自組裝單分子薄膜C8-SAM之分析 40 4-1.4 自組裝單分子薄膜C12-SAM之分析 42 4-1.5 自組裝單分子薄膜C18-SAM之分析 43 4-2 室溫下於不同碳鏈長度之自組裝單分子修飾之玻璃基板上濺鍍AZO薄膜之分析 46 4-2.1 AZO透明導電層之晶向結構分析 46 4-2.2 AZO透明導電層之表面型態分析 50 4-2.3 AZO透明導電層之組成分析 59 4-2.4 AZO透明導電層之電性分析 62 4-2.5 AZO透明導電層之光學分析 66 4-3 不同親疏水性之自組裝單分子薄膜成長於玻璃基板之分析 69 4-3.1 自組裝單分子薄膜COOH-SAM之分析 69 4-3.2 自組裝單分子薄膜TDFOS-SAM之分析 70 4-4 室溫下於不同親疏水性之自組裝單分子修飾之玻璃基板上濺鍍AZO薄膜之分析 72 4-4.1 AZO透明導電層之晶向結構分析 72 4-4.2 AZO透明導電層之表面型態分析 75 4-4.3 AZO透明導電層之組成分析 79 4-4.4 AZO透明導電層之電性分析 81 4-4.5 AZO透明導電層之光學分析 83 伍、結論與未來展望 84 參考文獻 86

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