表 3-1 實驗藥品
藥品 CAS No. 純度 密度 分子量 供應商
acetone 67-64-1 ACS 0.79 58.08 J. T. baker
ethanol 64-17-5 ACS 0.789 46.07 J. T. baker
Toluene 108-88-3 Dry 0.8669 92.14 J. T. baker
Sulfuric acid 7664-93-9 Analytical 1.84 98.08 Fisher
Hydrogen peroxide 7722-84-1 pure 1.135 34.01 ACROS
dichloromethane 1975/9/2 HPLC 1.325 84.93 ECHO
Ammonium fluoride 12125-01-8 ACS 1.009 37.04 ACROS
1-octadecene 112-88-9 95% 0.789 252.48 Aldrich
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3-2 實驗裝置
3-2.1 One-Cell 裝置 69
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3-2.2 高壓汞燈參數
1. 功率：最高功率為 250 瓦（W），操作功率為 130 瓦（W）。
2. 光線強度：利用光度計所量測知數值為 50 mJ/cm2。
3. 波長範圍：型號為 OREL 6123，在水的穿透範圍是 200nm ~ 1100nm。
4. 濾鏡：光源前端為一段長 5 公分的水用以過濾近紅外光。
圖 3-1 汞燈在 DI-water 濾鏡下的穿透度 3-3 實驗流程
A. Si(100) wafer 清洗：
1. 以鑽石刀自 4 吋的 Si (100)晶圓裁切下 11mm x 8mm 的 Si(100) 晶片。
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2.將晶片以 DI-water 沖洗後，以氮氣吹乾，除去表面較大的粒 子。
3.將晶片浸入 HPLC 純度之丙酮(acetone)，超音波震盪 5min 後用 DI-water 沖洗再以氮氣吹乾。。
4. 將晶片浸入 HPLC 純度之乙醇(ethanol)，超音波震盪 5min 後 用 DI-water 沖洗再以氮氣吹乾。
5. 將晶片浸入 DI-water，超音波震盪 5min 後用 DI-water 沖洗再 以氮氣吹乾。
6.配置 H2SO4:H2O2=3:1(v : v)之 c 溶液並維持其溫度於 78 度保持 其反應能力，將晶片泡入 25min 後，以大量 DI-water 沖洗再以氮 氣吹乾，以獲得高表面潔淨度之晶片。
54 中，再溶於 20ml(0.1ml)阻抗值為 18.2MΩ 的 DI-water，此即 為 down-layer 的蝕刻液。
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5. 將清洗過的晶片、up-layer 溶液及 down-layer 溶液放入充滿氮 氣的手套箱(環境濕度為 30％以下)，再以氮氣持續通入
down-layer 約 1.5 個小時，以去除水溶液中的溶氧。
6. 將除氧後的 down-layer 蝕刻液倒入 one cell 中，晶片固定於 移動桿上，插入 down-layer 溶液中蝕刻 9 min 去除表面的自 身氧化層(native oxide,SiO2)，緩緩將 uper-layer 溶液加入 one cell 中切勿影響 down-layer 溶液，以免蝕刻因水溶液擾動而 造成表面過於粗糙。
7. 蝕刻後之晶片藉由拉起移動桿使其進入 uper-layer 溶液並上升 至石英窗的高度，需去除破片上因蝕刻所產生之氣泡，避免 氣泡影響薄膜的生成，而後將石英窗正對光源曝光。
8. 曝光後，將晶片自移動桿取下，以 HPLC 級的二氯甲烷 (dichloromethane,CH2Cl)沖洗破片 30sec，再以阻抗值為 18.2MΩ的 DI-water 沖洗 30min 後，以氮氣吹乾，此即為 Self-assembled monolayer on Si(100)。
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C. Self-assembled monolaye 法製成
1. 取一 50 ml 圓底瓶以血清塞、銅線、鐵氟龍帶及 parafilm 密 中，再溶於 20ml(0.1ml)阻抗值為 18.2MΩ的 DI-water，此即為 蝕刻液。
4. 將清洗過的晶片、有機溶液及蝕刻液放入充滿氮氣的手套箱 (環境濕度為 30％以下)，再以氮氣持續通入蝕刻液約 1.5 個小 時，以去除水溶液中的溶氧。
5. 將晶片置入蝕刻溶液中蝕刻 9 min 去除表面的自身氧化層 (native oxide,SiO2)後移出蝕刻液並迅速置入有機溶液中。
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6. 將石英瓶放置在光線的聚焦位置上並調整晶片正對光線進行曝 光。
7. 曝光後，將晶片自石英瓶取出，以 HPLC 級的二氯甲烷
(dichloromethane,CH2Cl)沖洗破片 30sec，再以阻抗值為 18.2M Ω的 DI-water 沖洗 30min 後，以氮氣吹乾，此即為 Self-assembled monolayer on Si(100)。
圖 3-1 實驗流程圖
D. 環境穩定性測試：
將 SAMs-Si(100)的晶片，為避免大氣中的粒子影響測量，因此 送入 XPS 系統的前段腔體，並開啟閥門使破片能與大氣接觸，當放 置時間達測量條件時才進行初抽真空，而後進行 XPS 量測。
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3-4 儀器測量條件：
A. X-ray 光電子能譜儀(XPS)：
X-ray 光源是藉施加 5A 的電流於燈絲上產生熱電子再利用 15 kV 的電壓使電子撞擊鎂靶(Mg target)產生能量為 1253.6eV 之 X-ray，量測工作皆是在超高真空系統壓力為 10-9 torr 以下的環境 進行，Take-off 角度皆為 85 度，半球型分析器是使用 PHIOBIOS HSA3500，其 Pass energy 為 30 其靈敏度為 2000(U-DET)，
Energy Step 全譜為 0.1eV、細譜為 0.05eV，數據處理的軟體為 SPECS Lab2。
B. 原子力顯微鏡(AFM)：
利用 AFM 量測可得知表面的構型及粗糙度，實驗的 AFM 量 測都是以 VEECO DI multimode SPM system，以 NANOSCOPE 軟 體內建的敲擊模式進行量測，所使用的探針為 NT-MDT 公司生產 的背面鍍金用以反射雷射且力常數約為 2.5~10M/m 進行測量。
C. 接觸角測量(contact angle)：
實驗中的接觸角量測皆是以 FTA125 系統，在大氣環境下所 測量，以針筒取 5µl 之阻抗值在 18.2MΩ以上的去離子水低於破 片表面，在面上取對角線和中心等四個點後平均所得之結果。
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D. ATR-IR：
利用 FT-IR tenser27(Bruker)進行量測，測量所用的偵測器為 LTGS，解析度為 4cm-1，樣品掃描次數為 100 次，在量測前先通 氮氣 30 分鐘降低二氧化碳的吸收峰，使用的 ATR 量測台是單點 式反射角度為 45 度。
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第四章 實驗結果與數據討論