3-1 材料製備
(1)ITO 玻璃
銦錫氧化物(ITO)玻璃基板，我們跟安可光電公司購買取得，透過蝕刻將二極體 的兩極定義出來，我們二極體主動區為1mm2大小的正方形，首先我們將購買的ITO 玻璃使用鑽石筆切出3×3 cm2的大小，再來將ITO加熱170°C以便於我們將光阻貼 到ITO表面上，貼上光阻的ITO玻璃使用實驗室設計過的光罩(Mask)於紫外光進行 32秒的曝光，接著開始顯影的動作，以比例 (50mg K2CO3 : 1000ml water) 配 製碳酸鉀顯影液，基板浸沒其中50至80秒，顯影結束後以去離子水(DI Water) 沖洗，使表面殘餘的光阻和顯影液脫落，再使用加熱到50°C至60°C鹽酸(HCl)進 行約50秒的蝕刻，再使用去離子水(DI Water)將表面上鹽酸(HCl)去除，，最後，
配製5 wt% 的氫氧化鈉(NaOH)水溶液，將基板上剩餘的光阻去除，即可完成ITO 玻璃基板的圖案定義。
圖中黃色區是 ITO
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(2) 電洞傳輸材料 PQT-12
poly(3,3’’’-dialkyl-quaterthiophene) PQT12，我們在實驗中所使用的 PQT-12 購買來 源是 American Dye Source, Inc，可溶於以下材料，二氯苯(dichlorobenzene)、
氯苯(chlorobenzene)、三氯甲烷(chloroform)，我們溶劑選用三氯甲烷
(chloroform)，因為使用三氯甲烷(chloroform)溶劑比較好使 PQT12 粉末溶解，
長膜也比其他溶劑來的均勻，使用前必頇得加溫至 60°C，其平均分子量 15000~30000，LUMO/HOMO = 2.97/5.24。
(3)奈米尺度ＰＳ-Ｂall（－２０００Ａ）
聚苯乙烯微米球(polystyrene, PS)產品本身溶於酒精其濃度為２wt%，單一 PS Ball 大小為２００ηm，是戴著負電的奈米等級球，我們將溶液為２wt%用酒精 稀釋成 0.24wt%的濃度，我們用 PS Ball 將元件打洞以便進行感測。
(3)單層奈米碳管（CNT）
Single Walled Carbon Nanotubes (SWCNT)，我們取得來源是 Carbolex , Inc，
對於單層奈米碳管，高:4~6 nm ，長:1.5μm。可溶於N-methylpyrrolidone、
三氯甲烷(chloroform)，使用前必頇在超音波震盪器振上一天。
上圖中一顆圓球表示一顆碳原子。
13 3. 將 poly(3,3’’’-dialkyl-quaterthiophene) PQT12 溶於 chloroform 其濃度為
0.8wt%。
4. 旋轉塗佈:1200 rpm 40 秒。（完成圖３－２-1b）
5. 擦邊，將我們多餘區塊去除，這是因為我們的圖案定義，必頇將電極分開。（完 成圖３－２-1c）。
6. annealed 140 度 30 分鐘，過程我們不用 p-xylene spin-rinsed，因為 PQT12 在成膜時表面非常粗糙，我們 rinsed 會使表面更加粗糙，使電子元件給予更
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圖 3-2-1a
圖 3-2-1b
圖 3-2-1c
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圖 3-2-1d
圖 3-2-1e
圖 3-2-1f
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圖 3-2-1g 為使用 AFM 掃元件步驟 6
圖 3-2-1h 為使用 AFM 掃元件步驟 11 為了抓取最好的反應，我們有試著抓取不同的泡球條件(步驟 6、7)，分別對 p-xylene spin-rinsed 的元件和沒有 p-xylene spin-rinsed 以及泡球時間等變 因分別對 500ppb 與 50ppb 作反應其數據如下，也因為不用 p-xylene spin-rinsed 條件反應比較好且穩定所以當作以後的固定條件。
表格 3-2-1i 表示，在氮氣環境下，測量不同條件的元件對 500ppb 與 50ppb 氨氣的 反應。
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（２） P3HT 二極體感測器
1. 刻後的 ITO 玻璃基板先以丙酮、異丙醇於超音波震盪器內各震盪約十分鐘，
再以去離子水沖洗乾淨，清洗步驟很重要，因為蝕刻完後的 ITO 玻璃基板上，
存在許多的灰塵，這些灰塵很有可能使元件毀壞。
2. ITO 玻璃放入氧氣電漿(RIE)打１５分鐘，使 ITO 表面平坦化。
3. 將 poly(3-hexylthiophene) (P3HT)溶於氯苯(chlorobenzene, CB)，其濃度 為 2.5wt%。
4. 旋轉塗佈:7000 rpm 40s。
5. 擦邊，將我們多餘區塊去除。(完成圖 3-2-2a) 6. annealed 200 度 10 分鐘，將其烤乾成我們要的膜。
7. 我們用 p-xylene 來進行 rinsed，首先轉速調到 7000rpm，開始轉動，等到確
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定 7000rpm 後我們滴入 7 滴 p-xylene 進行 rinsed。
8. rinsed 完畢後，我們將元件靜泡在存有 2000A 大小帶有負電 PS 球酒精溶液中，
其濃度為 0.24wt%，浸泡 30 秒後將元件放入沸騰的異丙醇 IPA 溶液中，最後 迅速以氮氣槍吹乾表面，氮氣槍壓力調控於 34psi。
9. 在非 P3HT 用膠帶去除 PS 球。（完成圖３－２-2b）
10. 使用蒸鍍機鍍上厚度為 400A 的鋁。（完成圖３－２-2c）
11. 使用品牌為 3M 的膠帶將上方的 PS 球撕去。（完成圖３－２-2d）
12. annealed 200 度 10 分鐘
圖 3-2-2a
圖 3-2-2b
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圖 3-2-2c
圖 3-2-2d
（３）PQT12+CNT 二極體感測器
1. 刻後的 ITO 玻璃基板先以丙酮、異丙醇於超音波震盪器內各震盪約十分鐘，
再以去離子水沖洗乾淨，清洗步驟很重要，因為蝕刻完後的 ITO 玻璃基板上，
存在許多的灰塵，這些灰塵很有可能使元件毀壞。
2. ITO 玻璃放入氧氣電漿(RIE)打１５分鐘，使 ITO 表面平坦化。
3. 將單層奈米碳管溶於 chloroform 並超音波震盪 震 1 天。
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4. 將 cnt 和 pqt12 溶液混合成 0.8 wt % pqt12 與 0.08 wt % CNT 其兩者溶劑 都是 chloroform。
5. 旋轉塗:1200 rpm 40 秒。
6. 擦邊，將我們多餘區塊去除。圖 3-2-3a 7. annealed 140 度 30 分鐘。
8. annealed 完畢後，我們將元件靜泡在存有 2000A 大小帶有負電 PS 球酒精溶液 中，其濃度為 0.24wt%，浸泡 30 秒後將元件放入沸騰的異丙醇 IPA 溶液中，
最後迅速以氮氣槍吹乾表面，氮氣槍壓力調控於 34psi。
9. 在非 PQT12＋CNT 區用膠帶除去 PS 球。圖 3-2-3b 10. 使用蒸鍍機鍍上厚度為 400A 的鋁。圖 3-2-3c
11. 使用品牌為 3M 的膠帶將上方的 PS 球撕去。圖 3-2-3d 12. annealed 1４0 度 10 分鐘。
圖 3-2-3a
圖 3-2-3b
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圖 3-2-3c
圖 3-2-3d
3-3 量測方法
(1)氮氣環境量測
1. 用 MFC(Mass Flow Controller)控制氮氣氣流。
2. 用 Keithely 2400 SourceMeter 量測，給予電壓為 2 v，實驗室之前脈衝寬 度設為 80ms，但在我的實驗中後來全改成脈衝寬度為 160ms，因為實驗發現 拉長脈衝寬將有效的讓雜訊抑制。
3. 我們向新大氣體公司購買濃度為 100ppm 的氨氣其背景為氮氣。
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4. 將線路微流道組裝
(2) 大氣環境量測
1. 由於有機半導體元件怕水的特性，而大氣環境又存有大量的水氣，因此 我們使用-20 度的冰箱慮去水氣的影響。
2. 在生物實驗中當然是使用大氣環境中測量，但我們都知道生物體呼出的 氣體一定有二氧化碳分子，經由過往實驗發現其二氧化碳會影響反應，
所以我們也必頇將二氧化碳濾過，我們向 ALPHA RESOURCES, INC.公司
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購買 CO2 absorbor 。 3. 將線路微流道組裝。
(3) 實驗器材
1. Keithely 2400 SourceMeter
圖 2-2 2400 正面圖
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Power：電源開關
MEAS 選擇鍵：選擇所欲量測的訊號 (1) V 量測電壓 (2) I 量測電流 (3) Ω 量測電阻
(4) FCTN 量測功率 , 補償電阻 ,電壓係數 , 變電阻 ALPHA 值 ,百 分率 (初始設定為功率)
2. Brooks Model 5850E Mass Flow Controller
Mass Flow Controller 是準確測量和控制氣體流量器。其產生的訊號是電 輸出信號，並且記錄和控制的目的。持續監控和調整氣體氣流。
25 壓關係圖(I-V Curve)，通氨氣 200 秒後再掃一次電流與電壓關係圖(I-V Curve)，
利用定義 Response (%) = (It-I0)/I0 ，我們畫出反應與電壓關係圖(Response-V Curve)，圖(4-1-1c)，並找出工作電壓，我們對工作電壓的要求是 d( respoense) /dv 需要最小，其原因是因為假如感測器的反應不穩定因素是來自於給予不穩定 的電壓，也就是說我們給予的電壓一定不可能是唯一的一個值，一定有是一個範 圍值，當給予的電壓式範圍那必定有ΔV，這個電壓差必定會影響反應大小，因 此我們會選擇 d( respoense) /dv 需要最小值當作我們的工作電壓，而掃反應與 電壓關係圖(Response-V Curve)的目的就在於此，最後明顯的我們選擇 2V 當作 工作電壓。