3-1 實驗步驟
實驗所用的基板為 Silicon(100)晶圓，將矽晶圓切成 10.5 (cm2) 大小的試片，放進裝入丙酮的燒杯內，經超音波震盪，去除矽基板表 面的有機物質，再利用稀釋之 BOE 除掉表面氧化物，經過一連串試 片的清洗，即得到實驗所需之潔淨矽基板。
利用水平三區加熱爐管，將清洗乾淨之矽基板放置於爐管後端，
取 0.2 g 的氯化鈷(CoCl2)當實驗所需之前驅物，放置於爐管前端。固 定前端溫度為 600 ℃，基板加熱溫度範圍從 700 ℃-900 ℃。爐管升 溫時，通入 Ar 氣體，做為載流氣體，將氣化之氯化鈷蒸氣帶至爐管 後端與矽基板反應。本實驗分別探討在不同反應溫度、不同反應壓力 與不同反應時間下對奈米線生長的影響，利用 SEM、TEM 和 X-ray 做型態與成分結構的分析，並將奈米線做場發特性量測，最後再對不 同直徑的奈米線做電性與磁性分析，實驗流程如圖 3-1 所示。
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3-2 儀器分析
3-2-1 掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope，SEM)[42]
掃描式電子顯微鏡用來觀察試片表面型貌，景深長，解析度約為 JEOL-6700 在操作電壓 15 kV、工作距離(working distance) 8 mm 下觀 察所得。
3-2-2 穿透式電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscope，
TEM)[42]
穿透式電子顯微鏡是利用電子束為光源，透過磁場的改變來折射 匯聚電子束，藉此改變焦距。打至試片表面之電子束，會與材料內部 產生交互作用，產生穿透電子、散射電子與激發電子，擷取產生之電 子並加以成像。高解析度穿透式電子顯微鏡(High Resolution TEM) 利用高能量發射出波長較短的電子波，入射至試片表面，所以可以觀
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察到更細微的原子影像(lattice image)，解析度可以小至 2 埃(Å )，由 原子影像可以判別奈米線的結構、結晶性、生成方向與內部缺陷。本 實驗是利用 JEOL JSM-2100F 場發射穿透式電子顯微鏡，在操作電壓 200kV 下，做影像與繞射圖形的觀察。
3-2-3 X-光繞射儀 (X-Ray Diffractometry，XRD)[42]
X-光繞射儀是利用高電壓、低電流的燈絲產生高能量的電子去
3-2-4 能量散失光譜儀(Energy Dispersive Spectrometer，EDS)[43]
能量散失光譜儀是利用 X 光繞射原理，測量 X 光的能量，由於 不同元素會放出不同的 X 光，故統計每種 X 光光子的數量，即能分 析出材料中的成分比。圖 3-3 中，Ⅰ代表接受器，Ⅱ代表分析儀，Ⅲ 為數據處理系統，為描述整體 X 光光譜分析的示意圖。
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3-2-5 場發量測(Field Emission measurement)
量測系統整合 Keithley-237 與真空設備，並配合 Labview 量測軟
3-2-6 電性量測(Electrical measurement)
本實驗電性量測是利用超音波震盪器將奈米線置於鍍有 Ti 和 Au
3-2-7 磁性量測(Magnetic measurement)
本實驗的磁性量測是利用超導量子干涉儀(Superconducting
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Quantum Interference Device，SQUID)，型號為 MPMS-XL，示意圖如 圖 3-5 所示，最大外加磁場為±7 Tesla，其解析度可達 10-8 emu，為 具有高度靈敏特性的超導量子元件，可以用來量測微小磁化率的變化。
目前主要應用範圍為化學、物理材料磁性材料的量測。將所要量測之 試片放於包含約瑟夫森接面(Josephson junction)的超導線圈內，施加 一磁場，使試片往復進出線圈，若試片對外加磁場有所感應，影響週 遭的磁場，使超導線圈電流改變，由電流變化進而得知樣品的磁特 性。
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圖 3-1 實驗流程圖
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圖 3-2 X 光對晶體繞射示意圖[42]
圖 3-3 EDS 基本構造圖[43]
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圖 3-4 (a) 真空電性量測系統 (b) 真空電性量測腔體[44]
圖 3-5 超導量子干涉儀示意圖[45]
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Ar 氣體通量＝150 SCCM (Standard Cubic Centimeter per Minute)、成 長壓力＝2.5 torr、持溫時間＝2 hr。
從 SEM 圖中可以得知在 800 ℃下（圖 4-1），並無奈米線生成，
矽基板上只觀察的到奈米顆粒的結構，經由 X 光繞射分析（圖 4-4(a)），
得知在此溫度下，雖無奈米線的生成，但氯化鈷和矽基板已有反應，
形成 Co2Si 相。當成長溫度提高至 850 ℃，由 SEM 影像(圖 4-2(a))