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探討水熱法合成不同形貌之氧化鋅奈米結構應用於室溫下紫外光與乙醇感測器

為了解決紫外光波長的問題，作者鄭耕 這樣論述：

在高工業與科技發展環境下，環境空氣品質的把控尤為重要。由於傳統氣體感測器在高溫下才能達到良好的偵測能力，因此需要一個常溫下就能達到即時偵測的氣體感測器。氧化鋅作為半導體氧化物，其直接寬能隙與穩定的物理特性，在可見光下有高穿透度，適合作為氣體感測器的研究材料。基於製備出常溫氣體與紫外光感測器，本論文研究利用水熱法合成技術成長不同形貌之氧化鋅奈米結構於高結晶性氧化鋅晶種層作為紫外光與乙醇感測器。實驗共分為三個部分：首先是利用原子層沉積系統(ALD)成長氧化鋅晶種層在非晶相的二氧化矽薄膜層上。經由X光繞射(XRD)分析結果，在成長溫度320 °C的氧化鋅晶種層只有(002)繞射峰，為C軸高度優先取

向，經由謝樂公式計算出晶粒大小為37.66奈米。其次，利用水熱法合成技術成長了氧化鋅奈米片狀結構與奈米柱狀結構，水熱法合成技術最佳的環境成長溫度為90 °C與成長時間5分鐘。掃描式電子顯微鏡(SEM)與原子力顯微鏡(AFM)結果顯示,前驅溶液合成時間為5分鐘經由水熱法成長形成氧化鋅奈米片狀結構，而前驅溶液合成時間為2小時經由水熱法成長形成氧化鋅奈米柱狀結構。此外，經由X光繞射(XRD)分析結果，氧化鋅奈米片狀結構與奈米柱狀結構顯示C軸高度優先取向。在螢光光譜儀(PL)的分析中，對於氧化鋅本質發光區與深能級缺陷發光區的結果計算相對比值，氧化鋅奈米片狀結構之本質缺陷比為61.2 %、氧化鋅奈米柱狀

結構之本質缺陷比為38.4 %、氧化鋅晶種層之本質缺陷比為21.2 %。經由薄膜厚度分析儀量測反射率結果顯示，氧化鋅奈米柱狀結構在紫外光波長365奈米的吸收率91 %優越於氧化鋅奈米片狀結構的吸收率86 %，這是由於不同氧化鋅奈米結構形貌之漸變折射率所導致。為了達到室溫下即時偵測的氣體感測器，我們結合了紫外光與氣體感測器技術使得氣體感測器能在常溫下運行。經由電性量測結果得出，在365奈米波長且強度為60毫瓦的紫外光照射下，氧化鋅奈米片狀結構的紫外光靈敏度為14 %，而氧化鋅奈米柱狀結構的紫外光靈敏度為45 %。 在紫外光照射下氧化鋅奈米片狀結構的乙醇靈敏度為67 %，而氧化鋅奈米柱狀結構的乙醇

靈敏度為12 %。關鍵字：氧化鋅，乙醇，紫外光，感測器，室溫。