第三章 實驗架構
3.2 實驗儀器
(Spin coater)
Chemat Technology, KW-4A (Vacuum thermal coater)
ULVAC, CRTM-6000 蒸鍍 pentacene、金和 鋁
電流-電壓量測機台 (I-V measurement analyzer)
Keithley 4200 量測元件基本電性
原子力顯微鏡 (Atomic Force Microscope)
DI3100 量測薄膜表面形貌及 厚度
X 光繞射儀
(X-ray diffusion measurement)
M18XHF ,
(3)
Vacuum thermal coate r 真空熱蒸鍍機：無法使用旋轉塗佈機成薄膜於基板表面的一般小分子有機材料，或難溶於溶 劑中成液態的金屬材料，可使用熱蒸鍍的方式附著。在熱蒸鍍機腔體中置入欲蒸 鍍的材料和基板，待內部腔體抽氣至高真空狀態後，通電使坩鍋或鎢舟受熱並蒸 發已氣化的靶材，待材料蒸散於基板上冷卻後成膜，此時可透過遮罩定義元件圖 樣。
需在高真空狀態下的原因：避免高溫加速氧化、也避免材料與過多氣體分子 碰撞而降低蒸鍍品質。
(4)
I-V measure ment analyzer 電性量測機台：常見的半導體元件量測機台，利用探針去接觸元件表面，可通電壓或電流去 擷取所想要的元件電性，最基本的功能可用來量測二極體電性、電晶體的 Id-Vd
和 Id-Vg特性曲線等，此外如購買其他配件卡可量測脈衝電性或者電容等。
(5)
Atomic force microscope(AFM) 原子力顯微鏡：原子力顯微鏡屬於掃描探針顯微技術（SPM）的一種，此類顯微技術都是利 用特製的微小探針，來偵測探針與樣品表面之間的交互作用。此類顯微鏡使用一 個具有三軸位移的掃描器，使探針在樣品表面做左右前後掃描，掃描垂直高度約 在 1Å ~1000Å 之間，而只要記錄掃描面上每點的垂直微調距離，我們便能得到探 針與樣品表面的交互作用圖像，並進階得到樣品的表面特性。
AFM 的操作模式大略分為接觸式（Contact mode）、輕拍式（Tapping mode）、 及非接觸式（Non-contact Mode）三種。接觸式是靠探針與樣品間，原子間的互 斥力，因此種力對距離非常敏感，故接觸式掃描的優點是樣品解析度佳，但容易 刮傷樣品表面，探針的使用壽命也較短；為了解決接觸式的缺點，非接觸式 AFM 於是被發展出來，它採用探針與樣品間的凡德瓦力(Vander Waal Force)進行掃 描，凡德瓦力是一種長距離的吸引力，對距離比較不敏感，故解像度較差，但優
點是探針始終都不接觸表面，可避免樣品表面刮傷；第三種為輕拍式，此乃將非 接觸式加以改良，探針以一固定頻率，在接近樣品上方垂直上下震動，樣品表面 的高低起伏使振幅改變，再利用類似非接觸式的迴饋控制方式，便能取得高度影 像。
綜合以上掃描模式，由於輕拍式比接觸式（Contact mode）擁有不會損害針 尖和樣品的優點，解析度又比非接觸式高，故為本實驗所採用的主要方式。
圖 3.5 AFM 探針與樣本掃描示意圖[40]
(6)
X-ray diffusion measurement(XRD) X 光繞射儀：一種量測並分析薄膜晶體相位的儀器，X 光發射器由不同角度發出 X-ray，
經由待測薄膜反射後，將光線傳至偵測器，並記錄反射光強度訊號，X-ray 與薄 膜平面所夾 θ 角度稱為布拉格角（Bragg angle），XRD 的入射角控制範圍為 0°
到 180°之間。圖 3.6 為晶體 X 射線散射斷面圖。
圖 3.6 晶體 X 射線散射斷面圖
入射於晶體上的 X-ray 會往所有方向散射，然而因為分子的規則排列，某一 方向的散射波會因建設性干涉而特別強烈，布拉格晶體散射公式如下：