製程儀器

3.1.1 氮氣手套箱

常見手套箱的用途為保存與使用需要隔絕大氣中水、氧的物質且讓實驗人員 僅需透過手套便可在其密閉環境內進行實驗，這類物質通常容易與水、氧進行反應 而變質，故需存放於活性小的氣體腔內。氮氣手套箱 (Nitrogen glove box)，即是利 用活性小的氮氣充滿手套箱，以隔絕大氣的一種裝置。

本實驗所採用的氮氣手套箱為mBRAUN 公司的 UNIlab-B 型號，其主要的配 件有小過度艙、大過度艙、真空幫浦、氣體淨化裝置、有機氣體吸附器、壓力感測 儀、水感測儀、氧感測儀等。大小過度艙的功能為隔絕物品進入手套箱內時所附帶 的空氣，當物品從外進入過度艙後，用真空幫浦將艙內空氣抽真空，然再以手套箱 內之氮氣填充回壓，重複三次後，便可連接艙門將物品送至手套箱內。水、氧感測 儀用於監測手套箱內水含量與氧含量的變化，其最低偵測範圍為 0.5 ppm 的水氧 值，在一般正常情況下，手套箱內水氧值可控制在0.5 ppm 以下，但當水氧值過高 時，操作人員可開啟高純度氮氣與手套箱連接之進氣閥，通以氮氣將造成水氧值過 高的溶劑蒸氣等排出。

由於本研究在元件製程中所使用的材料包含鈣鈦礦與spiro-OMeTAD 等，其特 性皆為對水氧敏感且易受其影響而變質，故為確保元件製程之穩定性，鈣鈦礦與 spiro-OMeTAD 全程在氮氣手套箱內進行溶液配置、塗佈、熱處理與存放等。

3.1.2 旋轉塗佈系統

旋轉塗佈 (Spin coating) 是利用其旋轉載台高速旋轉時之離心力將基材上的 塗料均勻甩開並沉積成膜的一種濕式製程。

其原理為利用真空幫浦抽氣使旋轉載台上之基材與載台產生氣壓差而緊密地

進階機型為Laurell 公司的 Model WS-650MZ-23NPP。首先，將真空幫浦、高純度 氮氣鋼瓶、抽氣閥與進氣閥各自打開，然後開機進行設定塗佈參數，其包含旋轉段

液之濃度和噴塗次數而定[61]。

圖 3-1 噴閥式塗佈系統示意圖[62]

本實驗所使用的機型是台灣點膠科技的型號DT-200F，為一較初階的桌上型噴 閥式塗佈系統，由X-Y 自動定位載台、加熱系統、噴槍、電磁閥、空壓機(或鋼瓶) 所組成，操作方法如原理所述，首先將空壓機(或鋼瓶)、電磁閥與噴槍之間的管線 接通與閥門打開，然後調整所需之電磁閥進氣壓力使噴槍噴出之氣流穩定，接著將 基材置於 X-Y 自動定位載台設置好噴塗範圍並打開加熱系統設置溫度，設置好後 將待噴塗溶液裝載至噴槍上便可開始進行噴塗。本研究中所應用到噴閥式塗佈系 統之製程為奈米銀線對電極之薄膜沉積。

噴閥式塗佈之基材尺寸和聚合物利用率方面沒有限制，因此有大規模生產的 巨大潛力，且在不平整的基材也能有良好的塗佈效果，非常有希望取代傳統的旋轉 塗佈系統[61, 63]。

3.1.4 紫外光臭氧系統

紫外光臭氧 (Ultraviolet ozone, UVO) 系統是利用其紫外光分解空氣中的氧氣 分子 (molecular oxygen, O2) 形成臭氧 (Ozone, O3) 與氧自由基 (Oxygen Radical, O*) 進而達到表面改質、硬化及清洗的一種乾式精密洗淨工具。

其原理為利用低壓的石英汞燈產生184.9 nm 與 253.7 nm 波段的紫外光線，然 184.9 nm 的紫外光會分解空氣中的氧氣分子 (O2) 形成兩個不穩定的氧自由基 (O*) 進而再與氧氣分子結合成臭氧 (O3)，另外 253.7 nm 的紫外光會激發大部分 的碳氫化合物並且將臭氧 (O3) 再分解成一個氧氣分子 (O2) 與一個氧自由基 (O*)，此一氧自由基 (O*) 具有高能量，可與大多數被激發之有機污染物質反應形成 更容易從樣品表面脫離的揮發性分子、氣體，例如 CO2與 H2O，達到殺菌洗淨的效 果[64]。

圖 3-2 紫外光臭氧系統

本研究中所使用的機型為美國Jelight 公司的 Model No. 42，其操作方法為先 打開電源開關，長按Mode 鍵選擇所需的時間模式，分別有秒、分、時三種模式，

選 好 模 式 與 設 定 好 所 需 之 時 間 後 ， 打 開 腔 體 放 入 樣 品 即 可 按 下 開 始 鍵 (Start/Resume) 進行紫外光臭氧清洗。

紫外光臭氧系統之應用極廣，包含矽、砷化鎵、石英、藍寶石、玻璃、雲母、

陶瓷、金屬等表面改質與洗淨，為去除有機污染物中最安全和最有效之製程方法。

本實驗中所應用到紫外光臭氧系統之製程為摻氟氧化錫 (Fluorine-doped tin oxide, FTO) 玻璃基材的洗淨以及對鈣鈦礦太陽能電池之奈米銀線對電極面進行處理。