3-1 實驗材料 溶質
Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) 聚(3-己烷噻吩)，Uni Region Bio-Tech(UR)
分子結構[52]
溶劑
1,2- Dichlorobenzene 99% 鄰-二氯苯，ACROX 其它
Octadecyltrichlorosilane 90% 正十八烷基三氯矽烷，ALDRICH
分子結構[53]
Toluene 99.8% 甲苯，TEDIA
1-Octanethiol 97% 辛烷硫醇，ACROS ORGAINCS 2-Propanol 異丙醇，J.T.Balcer
Acetone 丙酮，J.T.Balcer
Hydrofluoric Acid 48% (HF) 氫氟酸，Uni Region
Si Nanowire 矽奈米線，Provided by Dr. Ken Ogata, University of Cambridge
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步驟5. 曝光：機台採用NDL的光罩對準曝光系統(Suss MicroTec MA 150CC)，使用I-line曝光能量為90 mJ/cm2。
步驟6. 顯影：顯影液 AD-10 顯影2 mins。
步驟7. 試片泡至 DI water 2 mins。
步驟8. 用氮氣槍吹乾。
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3-2.7 蒸鍍金屬 (Fig.3-2 f)
以高真空熱蒸鍍機(Thermal coater)蒸鍍金屬厚度 Cr/Au：
5nm/50nm，蒸鍍速率為 Cr：5Å /s , Au：10Å /s，兩電極間通道寬/長：
500μm/20μm，鍍率要快因鍍率慢容易鍍到氧化物而使得阻值提高。
3-2.8 掀離製程(Lift off) (Fig.3-2 g)
將鍍好電極的基板放入裝有丙酮溶劑的掀離製程專用玻璃杯泡 3-5 mins，然後將玻璃杯置入超音波震盪器震盪5 mins 把電極之外的 光阻去除，覆蓋在上面的金屬也會跟著掀離，之後將基板取出，放置 另一裝有異丙醇溶劑的玻璃杯，放置在超音波震盪器震盪5 mins，再 放至烤盤(Hot plate) 60℃並加熱1 hr。
3-2.9 金表面處理 (Fig.3-2 h)
目的是讓金表面呈現疏水性，使得奈米線溶液滴在基板上時與金 表 面 產 生排 斥反應 ， 溶 液內 的奈米 線 能 較易 分佈在 通 道 中。 將 1-octanethiol 97% 5滴滴入10 mL甲苯混和均勻放10 mins，再將基板放 入並維持20 mins，以甲苯及異丙醇沖洗，接著以滴管滴水來驗證表 面處理效果，再以甲苯及異丙醇沖洗並放置一晚。
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3-2.10 滴落塗佈(drop-casting)矽奈米線溶液 (Fig.3-2 i)
Fig.3-1 滴落塗佈流程
以一容器瓶裝入10 mL 異丙醇，將上面有奈米線的基板放入並震 盪20 s，使奈米線脫落至溶液中，配成奈米線溶液。接著以Single channel pipette (PZ HTL S.A.) 吸取溶液滴至有電極通道的矽基板上，
放置一段時間讓異丙醇揮發，用光學顯微鏡(OM)暗場來觀察源極跟 汲極之間通道奈米線分布及數量，藉由對同一矽基板重複滴定來增加 奈米線數量[54] [55]。
3-2.11 RIE處理 (Fig.3-2 j)
使用RIE反應式離子蝕刻系統藉由通入氧氣來清洗表面污漬，蝕刻 功率為200 W，氣體使用O2 50 sccm，蝕刻時間1次為180 s 做3次。
3-2.12 HF處理 (Fig.3-2 j)
將基板泡入 HF(48%)：H2O = 1：40 混和溶液50 s，其目的是去 除Si NWs上接觸空氣長的氧化層，不可泡太久以免破壞下面SiO2絕緣 層。
3-2.13 絕緣層表面處理 (Fig.3-2 k)
將10 mL甲苯 與10 mg octadecyltrichlorosilane 90% 混和均勻放
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20 mins，再將基板放入並維持12 hrs 於手套箱內，以甲苯及異丙醇 沖洗，接著以滴管滴水來驗證表面處理效果(此時表面為疏水性，
Contact angle =108°)，再以甲苯及異丙醇沖洗並加熱60℃烘烤1 hr。
3-2.14 沉積半導體層 (Fig.3-2 l)
在手套箱(Glove Box)內將位置規則性P3HT (Uni Region Bio-Tech) 溶於二氯苯，配置濃度為18 mg/ml 以spin coating方式沉積在上述以 自組裝層(Self-Assemble Monolayer)處理絕緣層之元件，其轉速第一 階段為(500 rpm,10 s)，第二階段為(1200 rpm,60 s)。之後放置在手套 箱內烤盤(Hot plate)上加熱到150℃維持5 mins，並做熱退火降至室溫，
熱退火目的為利用熱量來消除電極跟半導體層界面晶格缺陷，讓有機 層晶粒粒徑變大同時降低晶界，提高結晶性並使電荷傳輸受到的阻礙 較少[56] [57]。
3-2.15 I-V特性量測
OTFT元件之電流-電壓曲線(I-V curve)測量，我使用的是Agilent 4155C半導體參數分析儀，藉由量測輸出電流ID對Drain電壓VD (Gate 電壓VG為調變參數)以及輸出電流ID對Gate電壓VG (Drain電壓VD為調 變參數)來觀察元件電性。
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Fig.3-2 元件製作流程示意圖
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3-3 實驗儀器
手套箱(Mbraun Glove Box)
充滿氮氣的手套箱可提供低水氧的環境 (水,氧值皆<0.1ppm)，在 箱內旋塗半導體層(P3HT)並以烤盤(Hot Plate)做熱退火。
接觸角量測儀(First ten angstroms FTA-1000B Contact Angle Meter) 導體薄膜的內部分子排列。X光低掠角薄膜繞射(Grazing incidence X-Ray Diffraction)實驗光源是採用銅鈀(Cu kα，λ=1.54Å)進行測量，
由3°至30°掃描。
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原子力顯微鏡(Bruker, Innova AtomicForce Microscope)
AFM 的探針是由針尖附在懸臂樑前端所組成，當探針尖端與樣 品表面接觸時，由於懸臂樑的彈性係數與原子間的作用力常數相當，
因此針尖原子與樣品表面原子的作用力便會使探針在垂直方向移動，
即是樣品表面的高低起伏使探針作上下偏移，而藉著調整探針與樣品 距離，便可在掃描過程中維持固定的原子力，此高度便可當成二維函 數儲存起來為對應於樣品的表面起伏。
半導體參數分析儀(Agilent 4155C Semiconductor Parameter Analyzer)
利用 Agilent 4155C 半導體參數分析儀，二根探針分別接觸源極、
汲極，另一端接探針平台對閘極做偏壓來進行 OTFT 汲極電流對汲 極-源極電壓(ID-VDS)與閘極-源極電壓(ID-VGS)之電性量測。
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Table 3-1 實驗製程步驟及使用儀器表
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