3.1 實驗概述
本實驗以偏壓輔助微波電漿化學氣相沉積法(Bias assisted microwave plasma enhanced chemical vapor deposition)利用濺鍍 50Å 的 Au 金屬層來製 備高準直性奈米尖錐，並利用不同參數條件藉以控制高準直性奈米尖錐的 型態與分佈。
具高深寬比之準直性微米尖錐或奈米尖錐被認為可用來當作場發射顯 示器、陰極射線管、室外顯示器或交通號誌的場電子發射源，但如何控制 製程來獲得能符合上述需求的奈米尖錐是相當重要的考量。而其中控制成 長密度減低遮蔽效應的產生及製備高深寬比的準直性奈米尖錐是一重要前 提。本研究是利用偏壓輔助微波電漿化學氣相沉積系統來製備高準直性矽 奈米尖錐。主要在濺鍍有 Au 金屬層之矽基材利用電漿蝕刻製備高準直性矽 奈米尖錐。以電子顯微鏡觀察高準直性矽奈米尖錐之顯微結構、並利用 EDS、歐傑能譜儀等儀器來對高準直性矽奈米尖錐做定性分析，接著探討各 種製程參數對高準直性矽奈米尖錐型態的影響，最後再由實驗結果，推估 其可能之形成機制。
於 p-typeSi(100)上
3.3 實驗步驟
首先利用離子濺鍍法在乾淨的 P-type Si(100)試片上鍍上厚度為 50Å 的 Au 金屬層，開啟冷卻循環系統後將試片放置在 Mo 製成的下電極，上推至 與上電極適當的距離，關閉腔體後開啟機械幫浦將腔體壓力抽至 10-3torr 以 下，再利用質流控制系統(Mass flow control system)來控制各氣體的分壓，
通入氫氣 100sccm，調整腔體壓力，調整微波功率後利用氫電漿做前處理，
3.4 實驗裝置
本研究利用偏壓輔助微波電漿化學氣相沉積系統 IDX 東京電子(株) 來製備出高準直性的矽奈米尖錐，下圖所示為微波電漿化學氣象沈積系統 之示意圖。
圖 3.1 微波電漿化學氣象沈積系統示意圖
3.5 分析儀器
3.5.1 掃瞄式電子顯微鏡[43]
掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy)被廣泛的使用於觀察 各種物體的表面型貌，SEM 的優點為試片製備簡易，影像解析度高，放大 倍率可高達一萬倍以上，並有景深大的特點，可清晰的觀察起伏程度較大 的物體。若在 SEM 加裝 X-ray 偵測器，則可做微區的化學成分分析。
掃描式電子顯微鏡的原理是利用電子槍產生電子束，並利用 0.2-40Kv 的電壓加速，使電子束撞擊試片表面，再偵測被激發出來的二次電子及背 向散射電子，來形成我們所看到的影像。除了利用 SEM 觀測試片表面形貌 之外，我們還利用 SEM 的能量分佈光譜儀(energy dispersive spectrometers ; EDS)來對高準直性奈米尖錐進行定性分析，作為高準直性奈米尖錐組成成 分的依據。EDS 是利用 X 光能量激發試片內的電子-電洞對，將所獲得的訊 號轉換為能譜圖。
本實驗所使用的電子顯微鏡型號為 JSM-6500F 熱場發式掃描式電子顯 微鏡。利用 SEM 觀察於矽試片上所製備之高準直性奈米尖錐的表面形貌、
濺鍍金屬位置及在各種不同參數下所製備之高準直性奈米尖錐的形貌差 異。
3.5.2 聚焦離子束與電子束顯微系統
Focus ion beam 的影像主要是偵測背向散射電子，背向散射電子是入射 電子與試片原子產生彈性碰撞，而逃離試片表面的高能量電子，其動能略
3.5.4 穿透式電子顯微鏡
穿 透 式 電 子 顯 微 鏡 (Transmission Electron Microscopy) 為 利 用 100-400kV的加速電壓將電子打入試片內，透過擷取穿透物質的直射電子或 彈性散射電子成像來得到材料內部結構及原子結構的訊息，TEM具有極高 的穿透力與解析度，故常被用來觀察材料的內部結構及材料的晶體結構。
利用TEM 的觀察可得到高準直性奈米尖錐本體的顯微結構及頂端濺鍍金 屬的型態。本實驗所使用的電子顯微鏡型號為JEOL JEM-4000。