錳摻雜硒化鉛奈米陣列

西元 2003 年 A. Sashchiuk 等人 [10]研究硒化鉛奈米晶粒自組裝的現象，並 且探究其結構、光學與電性。其團隊發現在合成的過程當中，利用增加前驅物

   

_{2 8}

2 SeMe CO

Mn

 

的濃度，伴隨著溫度提升至 150 ℃，此時硒化鉛奈米晶粒 會產生自組裝現象（self-assembly），當反應時間於十至六十分鐘之間，可組裝成 為不同尺寸之球狀多晶結構（polycrystalline），其平均大小為 60-150 nm，如圖 2.7 所示。

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圖 2.7 硒化鉛奈米晶粒於 150 ℃隨成長時間〆（a）10 min（b）25 min（c）40 min 不同之晶粒大小々（d）成長時間與晶粒大小關係圖 [10]。

當反應時間長於六十分鐘以上，硒化鉛傾向自組裝成為有序的線狀結構，其 寬度約為 60-150 nm，長度為 1-5 μm々經過選區電子繞射（Selected area electron diffraction, SAED）分析（圖 2.8），可得其繞射圖樣晶軸（zone axis）[100] 方向 呈現單晶的岩鹽（rock salt）晶體結構，其晶格常數為 6.1 埃，證明其自組裝呈 現有序晶體排列。

圖 2.8 成長時間為 90 min 並自組裝為硒化鉛奈米線之 SEM 影像，並且由選區 電子繞射圖樣驗證其為單晶結構（插圖）[10]。

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西元 2005 年 K. S. Cho 等人 [11] 利用硒化鉛奈米晶粒為組裝單元，合成出 不同型態之奈米線（nanowire）與奈米環（nanoring）（圖 2.9）。其團隊表示，藉 由控制反應溫度介於 190-250 ℃下，退火（annealing）動作能有效地降低奈米晶 粒中所具有的晶格缺陷（crystalline defects）。輔以不同的表面活化劑與反應物濃 度，得到的硒化鉛奈米型態亦隨之改變。

圖 2.9 沿不同晶軸成長之硒化鉛（a）奈米線與（b）奈米環 SEM 影像 [11]。

奈米晶粒由於反應溶液中不同表面活化劑的影響，導致自組裝過程當中，組 裝單元分享｛100｝、｛110｝、｛111｝平面的不同，加上調控成長時間，排列出來 的組裝形貌亦大不相同（圖 2.10）。雖然硒化鉛奈米晶粒擁有中心對稱的岩鹽結 構，然而由於 Pb-與 Se-於｛111｝晶面的有序排列終結，導致缺乏中心對稱的效 果，加上偶極矩的作用，因此奈米晶粒傾向於形成奈米線結構。

圖 2.10（a）硒化鉛奈米線與（b）奈米環成長反應時間與溫度示意圖 [11]。

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西元 2007 年 D. V. Talapin 等人 [12] 對 K. S. Cho 團隊上述之成果作進一步 研究，其焦點著重於奈米晶粒成長為各種型態之奈米線。研究中指出，由於硒化 鉛奈米晶粒偶極矩間的交互作用，使得奈米晶粒傾向於成長為奈米鏈（chain）（圖 2.11（a, b））。在 250 ℃的反應溫度之下，個別的奈米晶粒開始融化並且受到退 火的效應形成奈米線々然而隨著附加的表面活化劑的不同，奈米線成長時，組裝 的晶面亦隨之不同，導致有不同型態的奈米線結果（圖 2.11（c-h）），此研究成 果與 K. S. Cho 團隊相符。

圖 2.11（a）奈米晶粒排列接合示意圖々（b）奈米線接合成長前期 TEM 影像々（c-h）

不同形貌之硒化鉛奈米線，比例尺長度為 10 nm [12]。

西元 2004 年 W. Lu 等人 [13]成功地利用自組裝法，製備出錳摻雜硒化鉛奈 米陣列（圖 2.12（a）），其合成方式與上述兩團隊之方法類似。W. Lu 等人運用 不同錳摻雜濃度（0.002 ≦ x ≦ 0.008）藉由調控成長時間與成長溫度得到不同組 成形貌與摻雜濃度之奈米陣列（圖 2.12（b, c）），並且歸納出其合成結構的機制 與模型。

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圖 2.12（a）硒化鉛奈米陣列 SEM 影像々（b）（c）不同組成形貌之錳摻雜硒化鉛 奈米陣列 [13]。

本實驗中所使用的錳摻雜硒化鉛奈米陣列，即由 W. Lu 團隊所取得，樣品之 奈米陣列主要是以八面體為組裝單元（building block），其成長時間較長，為 20 分鐘，主要是由圖 2.13 中，由 m1、m2 或 m3 演變而成的 m4 奈米陣列，其尺寸 約為 80 nm，長度約 0.5-2 μm。

圖 2.13（a）為奈米陣列之八面體組裝單元々（b）為不同形貌奈米陣列模型示意 圖 [13]。

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在文檔中 錳摻雜硒化鉛奈米陣列交互鏈間不同耦合強度電荷傳輸研究 (頁 31-36)