(excition binding energy) 60meV[6]。氧化錫結構基本上是正方晶系的 retile 結構，也是因 為有許多氧空缺(oxygen level)存在晶體的內部，而形成 n 型半導體一般室溫下的能帶隙 為 3.6~4 eV 之間。近年來，合成這兩種不同化合物大部份的因素是退火溫度的不同，
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圖 2.2 (a) ZnO 奈米線的電子顯微鏡 (SEM)影像 (b) SnO2 奈米線 SEM 影像 (c) ZTO 奈 米線 SEM 影像[18]
2-2 Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)奈米線
聚三已基噻吩(Poly(3-hexylthiophene))簡介
有機共軛高分子在太陽能電池與有機場效電晶體的研究在近年來蓬勃發展，而聚噻 吩(Polythiophene，PT)被發現混摻後具有良好的導電性質且容易製備，因此在半導體與 光伏打研究上更是備受矚目與期待的材料[20]。
Yamamoto 教授與 Lin 教授分別於西元 1980 年發表以化學方法合成聚噻吩高分子 [20-22]，雖然具有良好的熱穩定性且在大氣下不易裂解的特性，卻因為其分子結構使得 噻吩高分子於有機溶劑的溶解度較差，侷限了該材料的應用性。直到 Elsenbaumer 教授 於西元 1986 年發表聚三烷基噻吩(poly(3-alkylthiophene)，P3AT)，與噻吩的差別在於噻 吩的三號位置的碳上引入不同碳數目的烷基。[23]因為引入烷基的緣故，使得聚三烷基 噻吩於有機溶劑的溶解度獲得極大的改善，但也降低了原本聚噻吩優異的結晶性。儘管 如此，聚三烷基噻吩仍維持了聚噻吩良好的導電性與容易製備的特性。此外，聚三烷基 噻吩的側鏈可使用不同碳數的烷基取代，可使得聚三烷基噻吩在結晶度、光學，與電學 等物理性質有所不同，因而大大的提升了聚三烷基噻吩的應用性。
其中，又以聚三已基噻吩(Poly(3-hexylthiophene)，P3HT)於有機溶劑中具有良好溶
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(2) 頭對頭(head-to-head, HH)或尾對尾(tail -to-tail, TT)
至於頭對頭與尾對尾的構型則不比頭對尾的構型整齊，在相鄰兩個五環三號位置的 烷基具有不同的方向性，如圖 2.4 所示，此類構型會造成分子間的立體障礙變大，因而 無法排列整齊，導致結晶度下降。
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有高靈敏的反應，在單位面積下不同功率的紫外光強度，當強度越強時電流越大，因此 可做為紫外光的感測器，如圖 2.6 所示[32]。L. Alejandro 團隊分別製作兩種不同的有機 材料包覆在 ZnO 奈米線上，量測太陽能電池轉換效率，如圖 2.8 所示，使用 P3HT 和 QT 兩種 P 型的有機材料，較為特別的地方在於 ZnO 奈米線外殼只有一半有包覆著有機 材料，而另一半則是 ZnO 奈米線本質狀態。之後量測太陽能電池的轉換效率，證明了 有機材料和無機單根奈米線在太陽能電池的應用性。將 P3HT 和 QT 材料自組裝到 ZnO 奈米線表面，有機殼層約 5 到 20 奈米，產生 P-N 接面奈米線。使用 AM 1.5 量測單根奈 米線太陽能電池元件的效率高達 0.036％[29]。Y. Guo 團隊製作了一個新的有機和無機 的 P-N 接面半導體奈米線如圖 2.6 所示，這種製備的 P-N 接面奈米線在照光下有強烈的 整流效果，P-N 接面的導電性可藉由改變入射光的強度做調整，如圖 2.7 所示[33]。Y. Guo 團隊的另一篇研究，如圖 2.9 由無機半導體硫化鎘（CdS），與導體聚合物 PPY 所形成 的有機/無機 P-N 接面奈米線，可成功地將光能轉換成電能，其在光的照度為 6.05 mW/cm2下的轉換效率為 0.018％[34]。
圖 2.5 (a)InP 奈米線元件 SEM 影像 (b)-(d)綠色的線為 N 型奈米線，藍色線為 P 型奈米 線，紅色線為 P-N 接面量測的結果[31]
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圖 2.6 半導體元件的 SEM 影像圖和不同紫外光強度下 I-V 曲線[33]
圖 2.7 P-N 接面在不同強度的光源 I-V 曲線[32]
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圖 2.8 (A)元件結構 SEM 影像 (B)ZnO 奈米線和 P3HT 的 SEM 影像及 I-V 曲線 (C)ZnO 奈米線和 QT 的 SEM 影像及 I-V 曲線[29]
圖 2.9 元件示意圖、SEM 影像圖及 I-V 曲線[34]
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2-4 研究動機
半導體元件中以二極體最為簡單且最為基礎，在過去的研究當中，無機或有機材料 所製作的 P-N 接面在光電產業的太陽能電池、光感測器或是電晶體等方面都已廣泛被研 究。但是唯讀在有機 P 型材料和無機 N 型材料形成的 P-N 接面奈米線，近年來才開始 深入探討。有機材料有許多優點，如：可容易進行大面積塗佈、可以在低溫的條件下製 作、製程的成本低等，可惜導電性較不好；而相對的無機材料具有良好導電性，但相對 成本高及製作過程中所需要的溫度較高。本研究的目的結合兩種材料的優點，製作出有 機 P 型材料和無機 N 型材料形成 P-N 接面奈米線，另外，在太陽能的應用上，因為效 率的問題，所以大多製作大面積薄膜的 P-N 接面。而我們所製作出來的 P-N 接面則是奈 米等級，如此除了在研究上方便外，以單純的架構就可以探討 P-N 接面上相關的物理特 性之研究，不僅有光反應，同時也可探討應用邏輯電路的特性。
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