第二章 文獻回顧
2.4 接點電阻對奈米線元件的影響
2.4.1 確定接點電阻的存在
圖 2-10 (a)不同半徑的氧化鋅奈米線元件與電導變化率之關係圖。(b)氧化鋅奈米 線在不同濃度下的電流與電壓關係圖，插圖為閘極電壓與靈敏度的關係圖 [8]。
2.4 接點電阻對奈米線元件的影響
本實驗除了光與氣體感測外，也有將磷化銦奈米線在變溫環境下進行量測，
目的是證實電性行為是由本質奈米線主導還是由接點電阻主導 [1]，因此在本章 節中我們主要探討接點電阻對奈米線元件的影響，其內容分為三個部份，2.4.1 節是確定接點電阻是否存在，2.4.2 節是探討接點電阻對奈米線元件的影響，2.4.3 節是改善接點電阻對奈米線元件的影響。
2.4.1 確定接點電阻的存在
在 2005 年 S. E. Mohney 等人利用熱蒸鍍法及電子束微影技術將 p 型矽奈米 線製作鈦金電極(Ti/Au electrodes)，其直徑約為 78 nm，為了要證實接點電阻的存 在及其量值，他們將元件裡的金屬-半導體接面視為傳輸線(transmission line)模型，
因此發展出類比於傳輸線的等式，而他們先設定一些材料的參數：Rc 為金屬-半 導體接面的接點電阻、ρc為接點的電阻率、ρs為矽奈米線的電阻率、r 為矽奈米 線的半徑、L 為矽奈米線的長度、I(x)及 V(x)分別為隨不同位置 x 的電流與電壓
(a) (b)
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函數，v0 與 i0分別在xL時的電壓值與總輸出電流，而傳輸線模型如圖 2-11。
圖 2-11 類比於傳輸線的金屬-半導體接面模型 [9]。
在金屬-半導體接面處的微分電阻為cdx (r2)，此dx是延著奈米線長度的
微小距離，而半導體電阻為sdx (r2)，在這些條件下，他們推導出確實有接點 電阻的存在，更可以算出接點電阻的量值 [9]。
在 2000 年 Jeong-O Lee 等人利用電弧放電法(arc discharge)成長出直徑約為 30 nm 的奈米碳管(carbon nanotube)，並且將其存放於三氯甲烷，接著用超音波震 盪器震半小時後，再把奈米碳管散佈於表面附有 500 nm 厚的氧化層矽基板上，
接著使用電子束微影流程製作兩點及四點量測的奈米碳管元件，其中，電極為鈦 金製作而成(Ti/Au 為 20/50 nm)，他們將製作完成的元件進行變溫電性量測，如 圖 2-12 所示。在圖 2-12 中，兩點量測與四點量測的電阻值約有兩倍差距，由於 四點量測可以得到本質奈米線的電阻值，所以他們推測此差距有可能是接點電阻 所致，故也證實元件有接點電阻的存在 [10]。
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圖 2-12 (a)及(b)皆為在進行快速熱退火之後，兩點與四點量測對溫度的關係圖 [10]。
由以上研究可以觀察出接點電阻確實是存在地。然而，接下來我們要介紹過 去接點電阻對實驗上的影響。
2.4.2 接點電阻對奈米線元件的影響
在 2004 年 J. S. Hwang 等人利用雷射輔助觸媒法(laser-assisted catalytic method)成長直徑約為 30~50 nm 及長度為數百微米的氮化鎵奈米線，存放在丙酮 中的奈米線經由超音波震盪器使其震均勻，接著佈灑於表面附有 200 nm 厚的氧 化層矽基板上，再藉由電子束微影及舉離技術製作兩電極寬(gap)為 1 μm，他們 分別做出不同電極厚度的元件，鈦/金分別為 0/50，5/45，10/40，20/30，30/20 nm/nm
，其中為了消除總電極厚度的相依電阻變因，故將每個元件的電極總厚度製作為 50 nm。
圖 2-13 (a)不同鈦厚度的電流與電壓關係圖。(b)奈米元件電阻與鈦厚度的關係圖 [11]。
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在負偏壓下可用熱游離傳輸理論來擬合，並且在不同偏壓下的㏑ I2 T 與 12
T 線性關 係清楚地支持蕭特基接點的想法，故此類型為兩端皆為蕭特基接點的元件。
為了討論在氧化鋅奈米元件上的電子傳輸行為及擬合數據，他們採用變程跳 躍傳輸理論(指數參數 p 等於 2, 3, 4)和熱活化傳輸理論(指數參數 p 等於 1)，理論 部分請參閱第三章。將指數參數與室溫電阻繪製圖 2-14 (a)，從圖中很清楚觀察 到隨著電阻增加，指數參數也會跟著呈現上升的趨勢，接點電阻影響就越來越明 顯，故無法精確量測到本質奈米線的電性。他們推測在圖 2-14 (b)的 A 區中，由 於氧化鋅奈米線與鈦的接面為直接接觸，故元件兩端為歐姆接觸。在 B 區的元 件中，兩者之間存在有薄氧化層且被視為一維變程跳躍傳輸。最後落在 C 區的 元件中，兩者之間存有較厚的氧化層且被視為二維或三維變程跳躍傳輸，主要原 因是由於在製作電極過程中有較差的真空度，而使得二氧化鈦及鈦顆粒的形成，
故接點電阻確實會影響奈米線的電性 [12]。
圖 2-14 (a)室溫電阻與擬合參數 p 的關係圖。(b)在(a)中所對應區域的鈦與氧化鋅 奈米線接面結構圖 [12]。
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