6-1 實驗結果與討論
由圖6.1的比較圖可以看到，相較於純氧化鋅奈米柱的MCD訊號，在進行鈷覆蓋 之後，在MCD的譜圖上出現2個明顯的訊號，首先在1.55~3eV間有一個寬廣的 MCD訊號，在本文的文獻回顧2-1.4中的作者認為，此訊號是來自於Co2+的配位 場(4A2→4T1(P))，而本篇論文對於此點論述則是採取保留的態度。一般而言，MCD
圖 6.2 鈷 30 分鐘的成分比對圖，白點部分為金屬鈷。
圖6.3鈷與氧化鋅雙層膜在不同磁場下的MCD譜圖。
35
圖6.4能帶結構示意圖 (a)1.55eV~3eV (b)3.4eV~3.48eV[20]。
37
6-2 本實驗的未來工作與可持續的衍伸研究
在本論文的實驗中，除了量測到上述之特徵外，也同時發現一些有趣且可繼續延 伸的研究題目，本章節會對此部分做簡單介紹。
6-2.1光吸收變化
除了量測MCD訊號以外，我們亦可量測磁吸收光譜，而在量測鈷/氧化鋅複合奈 米結構中，發現到從氧化鋅訊號的能量開始，其對光的吸收也會跟著磁場產生變 化，如圖6.4所示，隨著磁場強度的增加，其對光的吸收也隨之下降，而在純氧 化鋅膜上則沒有看到類似的變化，推測應該是與鈷和氧化鋅介面的交互作用有關。
先期的工作實驗室已經發表在Appl. Phys. Lett.上[20]。或許可以將此現象用於其他 電子元件上，就可由磁場去調控元件的效能。
圖6.5純氧化鋅與蓋鈷30分鐘的樣品在不同磁場下的對光吸收圖。
6-2.2 氧化鋅結構對MCD訊號之影響
在本文的文獻回顧中，其中一篇論文有提到鋅離子濃度對於氧化鋅奈米柱形貌的 影響，本實驗的所選用來成長氧化鋅奈米柱的化學製品中，其中一向為硝酸鋅，
硝酸鋅本身為易潮解的化學物品，在配置溶液的過程中，容易在濃度上出現些微 的誤差，進而導致氧化鋅奈米柱的形貌改變，在此次實驗中的TEM影像可以看 出，氧化鋅奈米柱其頂端是平面結構，而在之後幾次的實驗中，意外的長出如圖 6.5所示尖頭的氧化鋅奈米柱，而這樣形貌的氧化鋅奈米柱在蓋鈷之後，其MCD 訊號的結果跟本次實驗則有所不同(圖6.6)。依照本論文中的能帶模型去推論之下，
最有可能的情形在尖頭與平頭氧化鋅奈米柱表面缺陷帶的不同，才會造成MCD 訊號的差異，而於此部分則需要與擅於計算能帶結構的專家憶起研究探討不同結 構的氧化鋅奈米柱的能帶結構，來提出完整的能帶結構模型來解釋兩者間的差 異。
圖6.6尖頭氧化鋅奈米柱的TEM影像。
39
圖6.6 尖頭氧化鋅奈米柱蓋鈷後在不同磁場下的MCD圖。
參考文獻
[1] J. K. Furdyna,“Diluted magnetic semiconductors,”J. Appl. Phys, pp. 64, R29, 1988.
[2] M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, and F. Petroff,“Giant Magnetoresistance of (001)Fel(001) Cr Magnetic Snperlattices,”Phys. Rev.
Lett., vol. 61, no.2472, 1988.
[3] G. Binasch, P. Griinberg, F. Saurenbach, and W. Zinn,“Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange,”Phys. Rev. B, vol. 39, no. 4828, 1989.
[4] 胡裕民,“III-V 稀磁性半導體薄膜之研究與發展,”物理雙月刊, 第 26 卷, 編號 4, pp. 587-598, 2008.
[5] Abu ul Hassan et al.,“Microwave-assisted Facile and Ultrafast Growth of ZnO Nanostructures and Proposition of Alternative Microwave-assisted Methods to Address Growth Stoppage,”Scientific Reports, no. 24870, 2016.
[6] Abdelhamid El-Shaer et al.,“Hybrid LEDs based on ZnO-nanowire Arrays,”
Phys. Status Solidi, B 247, no. 6, pp. 1564-1567, 2010.
[7] Athavan Nadarajah et al.,“Flexible Inorganic Nanowire Light-Emitting Diode,”NANO LETTERS, vol. 8, no. 2, pp. 534-537, 2008.
[8] Min-Chang Jeong et al.,“Electroluminescence from ZnO nanowires in n-ZnO film/ZnO nanowire array/p-GaN film heterojunction light-emitting diodes,”
Appl. Phys. Lett., vol. 88, no. 202105, 2006.
[9] S. Zaman et al.,“Effect of the polymer emission on the electroluminescence characteristics of n-ZnO nanorods/p-polymer hybrid light emitting diode,”Appl Phys A, vol. 104, pp. 1203-1209, 2011.
[10] Li Duan et al.,“Electroluminescence of ZnO nanorods embedded in apolymer film,”Solid State Communications, vol. 200, pp. 14-16, 2014.
[11] Zhengwu Jin et al.,“High throughput fabrication of transition-metal-doped epitaxial ZnO thin films: A series of oxide-diluted magnetic semiconductors and their properties,”Applied Physics Letters, vol.78, no. 3824, 2001.
[12] Dana A et al.,“Magnetic Quantum Dots: Synthesis, Spectroscopy, and
Magnetism of Co2+- and Ni2+-Doped ZnO Nanocrystals,”J. AM. CHEM. SOC., vol. 125, pp. 13205-13218, 2003.
[13] P. Koidl,“Optical absorption of Co2+ in Zno,”Phys. Rev. B, vol. 15, no. 2493, 1977.
41
[14] J. R. Neal et al.,“Room-Temperature Magneto-Optics of Ferromagnetic Transition-Metal-Doped ZnO Thin Films,”PRL, vol. 96, no. 197208,2006.
[15] Kevin R. Kittilstved et al.,“Magnetic circular dichroism of ferromagnetic Co2+-doped ZnO,”Appl. Phys. Lett., vol. 89, no. 062510 ,2006.
[16] Kevin R. Kittilstved et al.,“Direct Kinetic Correlation of Carriers and Ferromagnetism in Co2+: ZnO,”PRL, vol. 97, no. 037203, 2006.
[17] Kevin M. McPeak, Jason B. Baxter,“ZnO Nanowires Grown by Chemical Bath Deposition in a Continuous Flow Microreactor,”Crystal Growth &
Design.,vol.9 , pp. 4538-4545, 2009.
[18] Kevin M. McPeak et al.,“Chemical Bath Deposition of ZnO Nanowires at ear-Neutral pH Conditions without Hexamethylenetetramine (HMTA):
Understanding the Role of HMTA in ZnO Nanowire Growth,”Langmuir, vol.27, no. 7, pp. 3672-3677, 2011.
[19] Kevin M. McPeak, Jason B. Baxter,“Microreactor for High-Yield Chemical Bath Deposition of Semiconductor Nanowires: ZnO Nanowire Case Study,”Ind.
Eng. Chem. Res., vol.48, pp. 5954-5961, 2009.
[20] Hua-Shu Hsu, Syun-Long Yeih, and Keng-Wen Liu,“Room temperature large magneto-absorption effect in Co-coated ZnO nanowires,”Appl. Phys. Lett., vol.
110, no. 242404, 2017.