深寬比（high aspect ratio）及穩定熱傳與化學穩定性質，而且可由成本 便宜、方法簡易的電化學處理來產生大範圍且有一致性的孔洞結構。
將其當作模板並與不同的製程結合，即可製造出各種不同材質且規則 排列的奈米線、奈米管、奈米點或奈米柱等結構。[7-9] 而因其獨特的性 質，可靈活地運用在各種領域範圍，廣及物理、化學、藥學和生物等 方面，故陽極氧化鋁是各方目前探討及研究的重點之一。
4 根離子的離子半徑（0.153 nm）略大於氧離子的離子半徑（0.140 nm），
故其較易於氧化物中移動。[17] 在移動途中，氫氧根離子可能會藉由釋
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圖2-1 陽極氧化反應示意圖。[10]
（a）附著於基材表面的多質子酸與電解液中之水分子作用產生 氫鍵，（b）因產生氫鍵而減弱水分子中氫與氧之鍵結強度，（c）
氫氧鍵斷裂，若一鍵結斷裂形成氫氧根離子，兩鍵結斷裂則形 成氧離子，所形成之氧離子即和基材行氧化反應。
圖2-2 不同電解液在最佳電壓下所生成 AAO 孔洞的 SEM 圖。[18]
（a）硫酸：10˚C 下，電壓 25 V、，（b）草酸：5˚C 下，電壓 40 V，（c）硫酸：3˚C 下，電壓 195 V。
(a) (b) (c)
6 障層（barrier layer）接鄰著鋁基材，如圖 2-3 所示。[20]
陽極氧化鋁主要製備方法是利用電化學反應，在合適的電解液中將
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圖2-3 陽極氧化鋁側面結構示意圖。[20]
圖2-4 陽極氧化鋁孔洞間距與施加電壓關係圖。[18]
8 過衝（overshooting）的現象。
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若使其與化學氣相沉積（chemical vapor deposition, CVD）、原子層 沉積技術（atomic layer deposition, ALD）或是電化學方法相結合，其 便具有轉印功能，較電子束及離子束微影製程步驟省時、省力及省錢，
且可大範圍製作。若將模板技術進一步運用到場發射、太陽能電池或 場效電晶體等方面，定會大幅提升其原有的性質與效能。[28,29]
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圖2-5 磷酸電解液環境下陽極氧化的孔洞形成機制示意圖。[23]
圖2-6 酸性電解液中，定電壓下的陽極氧化鋁處理，其電流密度對時 間之示意圖。[24]
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圖2-7 陽極氧化鋁孔洞之成長機制示意圖。[25]
圖2-8 利用陽極氧化鋁為模板製作不同結構奈米材料示意圖。[27]
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2-2 陽極氧化雙金屬層
近年來，除了利用氣相沉積、原子層沉積和化學方法等與陽極氧化 鋁模板結合來製作奈米材料，許多研究也紛紛指向利用陽極氧化鋁與 金屬墊層（valve metal）。其於 1980 年首由 Pringle 所發現，其可用它 們自我組織的能力來直接成長金屬氧化物的奈米結構。[30,31]而除了其 本身的性質、生長機構研究，可進一步了解氧化物在室溫下成長時，
其離子傳輸（ionic transport）的過程。[23]
2-2-1 氧化鉭 傳輸阻力（ionic transport resistivity）很相近，所以當氧化鋁能障層碰 到底下的鉭金屬層並形成氧化鉭的同時，離子同樣也會傳輸到在氧化 鋁能障層附近尚未反應的鋁金屬處，進而持續反應使得氧化鉭會往側 向發展，當鋁金屬完全被氧化時，側向的離子傳導即停止，此時則決 定了氧化鉭底部的寬度。
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圖2-9 氧化鉭奈米點製作流程示意圖。[32]
圖2-10 氧化鉭奈米柱製作流程示意圖。[38]
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圖2-11 陽極氧化鋁鉭雙金屬層的離子傳輸示意圖。[38]
圖2-12 陽極氧化鋁鉭雙金屬層之成長機制示意圖。[39]
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圖2-13 陽極氧化鋁鈮雙金屬層所生成酒杯狀氧化鈮之 SEM 圖。[39]
（a）平面圖。（b）將 AAO 去除後的橫截面圖，由圖可以觀察 到氧化鈮周圍尚有殘留未反應的鋁金屬。（c）將殘留鋁金屬利 用化學溶液去除掉後的橫截面圖，其氧化物成酒杯狀。
圖2-14 陽極氧化鋁鈮雙金屬層之成長機制示意圖。[39]
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圖2-15 陽極氧化鋁鎢雙金屬層生成氧化鎢之 SEM 橫截面圖。[44]
圖2-16 陽極氧化鋁鎢雙金屬層的離子傳輸示意圖。[44]
圖2-17 陽極氧化鋁鈦雙金屬層生成氧化鈦之 SEM 橫截面圖。[45]
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2-3 光激發螢光
光激發螢光光譜（Photoluminescence, PL）是利用螢光的特性來進 行一種簡單、可靠、快速以及非破壞性的檢測技術，其牽涉到一個由
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圖2-18 雜質所造成的能量差異示意圖。[50]
圖2-19 電子電洞對復合示意圖。[50]
（a）簡單的電子電洞復合（b）包含施子的缺陷帶（c）包含 受子的缺陷帶（d）施子受子對
導帶
價帶 能隙
雜質層
雜質導致減少 的能量差異
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多孔性的矽及奈米碳管來當作其主動層（active layer）。[51-55]
化學性氣體偵測器主要是利用加熱氧化物半導體時，氣體在表面進
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圖2-20 物理性氣體偵測器示意圖。[62]
圖2-21 不同主動層在 103 Pa 空氣中的崩潰電壓比較。[62]
圖2-22 氧化鋅奈米線偵測器在 103 Pa 不同氣體環境下的崩潰電壓。[62]
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