改善接觸電阻

將製備完成之硒化鉛奈米陣列元件，直接進行電流與電壓特性量測。當我們 對樣品提供一極小電流時（0.1 nA），無論是並聯根數多寡之元件，其樣品上之 壓降極大，換算為元件之電阻值時，皆大於 10 GΩ，毫無差異性可言々加上相較 於文獻中硒化鉛電阻值 [2]，我們量測所得之電阻值偏大，此時無法判定顯現出 來之物理特性，究竟是奈米陣列本質特性，亦或是陣列未成功跨接於電極上，呈 現一斷路現象。

檢視可能造成此大電阻的因素，藉由掃描式電子顯微術影像，首先排除硒化 鉛奈米陣列未成功跨接於電極之間々接著考慮存在於材料本身之特性，發現材料 外部存在之有機包覆層，可能是造成大電阻之主因。因此，接下來我們以除去陣 列中有機包覆層為目標，進行下列增進電性之改善方式

5.3.1 熱處理（Thermal treatment）

西元 2006 年 P. Liljeroth 等人提出 [3]，藉由熱處理的過程，可將硒化鉛晶 粒外部之有機包覆層揮發，使晶粒間排列更加緊密。熱處理主要是將材料暴露在 高溫一段長時間中，在此次實驗過程參數測試中，熱處理的溫度與奈米陣列間關 係，是由本實驗室洪祥智學長所作測試，其熱處理程序主要於固定溫度下，作用 持續 30 分鐘〆當熱處理溫度高於 300 ℃以上，樣品結構會發生熱融情形而被破 壞（如圖 5.5），因此熱處理之溫度必頇低於 300 ℃，此結果與西元 2008 年 M. Law 等人之研究結果一致 [5]。

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圖 5.5 奈米陣列熱處理前後對照圖〆（a-c）為熱處理前奈米陣列之掃描式電子顯 微鏡影像々（d-f）為熱處理溫度為 500 ℃、400 ℃、300 ℃後影像，比例尺皆為 500 nm [4]。

為了證明藉由熱處理能降低錳摻雜硒化鉛奈米陣列之電阻值，而非是由於鈦 金電極特性改變，使得電阻值降低，因此，我們將熱處理前後之空電極進行電性 量測。由電流與電壓關係圖形當中可發現（如圖 5.6），熱處理前後，電極之電阻 值皆遠大於材料量測訊號，於數量級上並無任何顯著之差異。

圖 5.6 空電極經熱處理前後，電流與電壓關係圖。

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最後，我們將硒化鉛奈米陣列元件，折衷進行 150 ℃持續時間 6 小時之熱處 理，以避免溫度過高造成奈米陣列形貌改變，發現藉由熱處理過後的奈米元件，

相較於經由熱處理過後之空電極，其電阻值至少降低一個數量級々因此可知，熱 處理對於去除錳摻雜硒化鉛奈米陣列外之有機包覆層，確實有所助益，並可增進 元件導電性（圖 5.7）。

圖 5.7 進行熱處理後之空電極與奈米陣列，電流與電壓特性比較圖々插圖顯示熱 處理後奈米陣列形貌依舊完整。

5.3.2 化學處理（Chemical treatment）

西元 2005 年 Dmitri V. Talapin 等人提出 [6]，藉由將硒化鉛薄膜浸泡於聯氨 溶液中，由於化學作用，聯氨能夠與奈米晶粒表面之油酸包覆配體進行反應，產 生配位體交換（Ligand exchange），有效地去除有機包覆層々且其具有孤立電子 對（lone pairs），能夠與奈米晶粒表面之懸鍵（dangling bond）反應中和々此外，

聯氨為一還原配體（reducing agent），能夠避免奈米晶粒氧化，也可修復已經氧 化之晶粒表面，增加導電度。隨著浸泡時間的增加，硒化鉛晶粒導電性越強，其 變化率可高達 10 個數量級。

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因此，我們依照觀察熱處理前後電性是否有改變之驗證步驟，將進行漏電流 量測過後之空電極，浸泡於體積莫耳濃度 1M，以聯氨（Hydrazine）為溶質之乙 氰（Acetonitrile）溶液當中，作用時間為 20 分鐘，期間適時輔以手動搖晃，使 溶液均勻作用於元件上，待作用時間結束，由溶液中取出，浸泡於丙酮溶液中，

持續時間兩小時，去除聯氨之油漬狀況，最後以氮氣槍吹乾，進行電性量測。由 電流與電壓關係圖形可發現，經過化學處理前後之空電極，其電阻值在浸泡聯氨 前後並無顯著之電性改變。由此可知，化學處理對於鈦金電極而言，並無任何影 響。

接著，我們將以製備好之硒化鉛奈米陣列元件進行電性量測，量測過後，將 其浸泡於聯氨溶液當中，方式與步驟如同以上所述々最後將化學處理過後之元件，

再次進行電性量測，發現電阻值明顯降低，然而降低之效應不一，少則降低三至 四個數量級，最多可高達六個數量級，此次樣品與聯氨溶液反應後，電阻值為 1.3 MΩ々由此證明，藉由化學處理方式，可有效提高奈米元件導電性（如圖 5.8）。

圖 5.8 空電極與奈米陣列元件，浸泡於聯氨溶液後，電流與電壓關係圖々插圖為 SEM 影像，顯示出浸泡後，奈米結構保持完整。

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5.3.3 上述兩方法之比較

在上述兩種處理過程當中，清楚可見，當利用熱處理過後，奈米元件之電導 率，上升幅度僅達一個數量級々相較於利用聯氨進行化學處理時，其變化可高達 五至六個數量級。在此研究過程當中，我們會利用變溫系統來進行其電荷傳輸探 討，倘若元件為半導體特性，當量測至低溫時，其電阻值相較於室溫電阻通常可 大上數個數量級，此時利用熱處理過後之元件，電阻值將過大，造成我們判定奈 米材料本質特性上的困難。

因此，在以下研究當中，所有元件皆是先以熱處理過後，再進行化學處理為 主，以期有效降低錳摻硒化鉛奈米陣列之接點電阻，最後再進行電流與電壓特性 等量測。