第三章 實驗架構
3.1 實驗材料與儀器
3.1.2 實驗儀器
(1)UV-Ozone machine 紫外臭氧機：
利用紫外光照射氧氣分子形成臭氧的原理，在紫外臭氧機裡通入大量的乾淨 空氣並同時以臭氧燃燒去除ITO玻璃表面之有機物質。
(2)Spin Coater 旋轉塗佈機：
將基板使用抽真空方式吸住後，將欲旋轉塗佈成膜之液體完整塗滿於基版 上，旋轉基板時利用離心力甩除多餘液體並沉積一薄膜，藉由控制轉速大小、
塗佈時間，得以控制薄膜厚度。
(3)Thermal Evaporator 熱蒸鍍機：
一般小分子有機材料或金屬材料，因為無法溶解成溶液狀態，若欲形成薄膜 附著於基板表面時，通常採用熱蒸鍍方式，圖3-5為熱蒸鍍(thermal evaporation) 系統。在一高真空腔體內置入欲蒸鍍材料(例如金屬材料Al)於加熱載體(本實 驗Al加熱載體為鎢舟Wu Boat)，當外加的電流通過鎢舟藉由鎢舟因電阻效應 所產生的熱，以蒸發Al成氣體狀，為避免高溫加速氧化作用因此必須在高真 空狀態下進行，Al蒸氣會附著於基板上冷卻成固體並透過遮罩(shadow mask) 完成圖樣定義。
圖3-5 熱蒸鍍(thermal evaporation)系統[25]
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(4)N2 Glove Box 手套箱：
為避免高分子在一般大氣環境下進行實驗時會有氧化反應污染並導致實驗結 果不穩定、無再現性等缺點，因此本研究大部分在一充滿惰性氣體(N2)之密閉 腔體中進行。
(5)Atomic Force Microscope(AFM) 原子力顯微鏡：
本實驗原子力顯微鏡(AFM)購於DI intrument如圖3-6，屬於掃瞄探針顯微技術 的一種，此類型顯微技術是利用特製的微小探針，來偵測探針與樣品表面之 間的某種交互作用，如穿隧電流、原子力、磁力、近場電磁波來進行表面的 偵測。AFM微小探針是由針尖附在懸樑臂前端所組成，當針尖與樣品表面原 子接近到可以感應其作用力時，懸臂本身因為抵抗其作用力而產生形變可以 反映出作用力大小，藉著調整探針針尖與樣品重直距離，同時在掃瞄過程中 維持固定的原子間作用力，利用電腦記錄表面上每一點針尖的微調距離，即 可得到整體之表面形貌。
圖3-6 Atomic Force Microscope(AFM) 原子力顯微鏡儀器架構圖[26]
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(6)UV/Vis spectrometer 紫外/可見光吸收光譜儀：
由美商Perkin Elmer購得，吸收光譜儀是由氘(D2)燈與鎢(Wu)燈所組成，可量 測波段在190nm～900nm。紫外光波段主要由氘燈提供；可見光波段則由鎢燈 提供。吸收光譜其原理如圖3-7所示，其入射光源為非偏極化光，當特定波長 入射光強度I0入射待測樣品後，光的能量達到電子躍遷所需能量時，電子將 會從有機化合物基態分子軌域躍遷至高能量的分子軌域，此波長的光能同時 被 有 機 化 合 物 分 子 吸 收 ， 因 此 出 射 光 強 度 為I ， 此 時 可 以 定 義 吸 收 度
0
log( )I
A= − I ，當儀器以不同波長的入射光去掃瞄待測樣品後，即可得對到波 長與吸收度間關係之吸收光譜圖。
圖3-7 UV/Visible Spectroscopy吸收光譜儀工作原理示意圖[27]
(7)X光繞射儀(XRD)：
機台型號PANalytical X-Pert Pro(MRD)，X-ray光源波長為0.154nm，利用X-ray 進入晶體時，會被原子散射，當存在某種相位關係(相位差)兩個或兩個以上散 射波相互疊加後，就會產生繞射現象，由晶體的X-ray繞射可提供兩項重要訊 息，第一項是關於晶面的繞射峰位置，即繞射角2θ；第二項是提供晶體內部 組成原子的種類及位置的資料，即繞射峰強度。本實驗即利用XRD偵測待測 樣品繞射圖譜(Diffraction Pattern)，進而探討樣品結晶結構與排列方式。
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(8)Thermal Oriel solar simulator(AM 1.5G) 太陽光模擬器：
本實驗所架設之太陽光模擬器主要由Oriel 66901氙燈搭配AM 1.5G Air Mass 之濾光鏡模擬出符合AM 1.5G光譜的太陽光。實驗量測時照射光強度的校準 是利用一個附有KG-5 filter的標準Si photodiode detector(由Hamamatsu,Inc.購 得)，校準方法是以IEC-69094-1光譜為基準，仿照Ref. [28]文獻中方式校準量 測光強度為100mW/cm2，並且固定待測元件與光源間距離。
圖3-8 AM 1.5G(IEC 60904)參考光譜與Oriel太陽光模擬器光譜圖[29]
(8)Keithley 2400 source-measure unit：
本實驗利用Keithley 2400(Source Meter)量測元件之J-V特性曲線，由J-V曲線可 求得太陽能電池元件各重要參數，如Voc、Jsc、Rs、Rsh等參數。
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