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國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應 用價值(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性)、

是否適合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等,作一綜 合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■ 達成目標

□ 未達成目標(請說明,以 100 字為限)

□ 實驗失敗

□ 因故實驗中斷

□ 其他原因 說明:

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形:

論文:■已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無 專利:□已獲得 □申請中 □無

技轉:□已技轉 □洽談中 □無 其他:(以 100 字為限)

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面,評估研究成果之學術或應用 價值(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性)

(以 500 字為限)

本計畫之主軸係非揮發性之記憶體元件製作為基礎,首先以光反應層材料為導電高分子 (P3HT)並混入量子點(CdSe),由實驗得知含有量子點材料的元件具有較高的光反應性及具 有記憶體效應,即當移除光源後電子會因為被量子點捕捉而形成記憶效應,並且此結果在 不需要外加電壓時量子點的電子補捉時間也可以維持數小時之久,最後量子點中的電子可

再被外加電壓給移除,此部分對於記憶體元件的應用有極大之貢獻,該成果發表於 Appl.

Phys.Lett. 92, 143105, 2008. (SCI;IF:3.596),刊出後立即被 Asia Materials 選為 Highlight 文 章(請參考網址:http://www.natureasia.com/asia-materials/highlight.php?id=124),並被選入刊 於Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology,April 21, 2008 issue。隨後我們利用量 子井核殼結構(Quantum well core-shell structure)之 CdSe@ZnSe 大幅改善記憶體的記錄時間

及 ON/OFF ratio,在照光後,其存在有 CdSe@ZnSe 量子點之 P3HT 薄膜,強化其最大

ON/OFF 比例達 2700,其值可維持 8000 秒而不衰退。其 ON 狀態之電流,可利用單一脈 衝之柵極電壓-10V 去有效地抹除。此重大突破使光記憶體元件的應用更具價值,並發表 於Organics Electronics, 10 (2009) 769–774 (SCI;IF:3.879)。另外地,本計畫中,我們也將

Poly(styrene-b-4-vinylpyridine)自組裝塊式高分子薄膜材料應用在非揮發性記憶體上,製備 元件結構分別為Al/PS-b-P4VP/Al 和 ITO/ PS-b-P4VP /Al 的三明治元件結構,分析後發現 Al/ PS-b-P4VP /Al 和 ITO/ PS-b-P4VP /Al 的傳導機制並不完全相同,但主要都是由導線機 制(filament mechanism)主導。然而 ITO/ PS-b-P4VP /Al 元件,有較佳之元件特性(例如:

On/Off 最高可以達到 106,寫入和抹除的時間可達到微秒)。 其中,寫入(write)與抹除(erase) 電壓分別為-0.5V 與 0.75V,電子的遲滯時間時間也可以維持數小時之久。此記憶體元件 可再被外加電壓達到移除寫入之信號,此部分對於記憶體元件的應用有極大之貢獻,該成 果發表於(Appl. Phys.Lett. 93, 203303, 2008. SCI;IF:3.596)。此些論文發表代表我們已達成 預期的研究成果,並且成功發揚非揮發性記憶體元件之製作概念,相信這對於製程整合並 架設光電記憶體、電阻式記憶體、金屬/半導體核殼異質介面元件量測系統之進展,有相

當助益。最後地,本計畫也製備Au-CdS 核殼奈米晶體,此由金屬與半導體所組成之異質

結構,因其所具有之高效率載子分離特性,可廣泛應用於光觸媒分解有機分子、光催化氫 氣生產、太陽能光電電池以及電子儲存記憶原件等。金屬奈米顆粒在此複合結構中乃扮演 著電子捕捉者的角色,當半導體材料經照光而激發出電子電洞對時,由於能帶結構的相對 關係,電子會從半導體端轉移至金屬端,此時半導體端成為電子施體而帶有大量的電洞,

而金屬端則扮演電子捕捉者角色而帶有大量自由電子,此正負載子的分離經導出系統後,

可分別應用於上述相關用途,尤其是核心Au 所捕捉的大量電子,則可使奈米晶體於不同

電場作用下展現不同電性狀態,故此Au-CdS 奈米晶體亦可作為記憶體原件中之主動層材

料。我們成功地藉由時間解析螢光光譜(time-resoled fluorescence spectroscopy),來量測載

子之生命週期與其於介面間的傳輸速率,此類資訊可作為判斷Au-CdS 奈米晶體用於儲存

電子效果好壞的依據;更重要地,我們可藉由瞭解介面間之載子動力學,來推論影響此 Au-CdS 奈米晶體之記憶體儲存效果的主要因素為何,如此便可對症下藥設計出最適化之

材料配對與合成製程,以期能獲得具有最佳之電子儲存效率的結構。自 2007 年 8 月開始

執行此計畫至今,共有4 篇與計畫主題相關之期刊論文發表,此 4 篇論文均發表於國際知

名期刊中,分別為

Appl. Catal. B-Environ. (2010, 97, 389-397. SCI IF=5.252)、Langmuir (2010, 26, 5918-5925. SCI IF=3.898)、J. Phys. Chem. C (2010, 114, 11414-11420)與 Chem. Mater.

(2008, 20, 7204-7206. SCI IF=5.368)。此些論文發表代表我們已達成預期的研究成果,並且 成功將我們的研究概念傳遞與發揚,相信這對於非揮發性記憶體原件之進展,乃有相當助 益。

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