材料分析儀器介紹
1. X 光繞射儀 XRD
所使用X 光繞射儀為 SEIMENS D5000 系統，靶材為 Cu 靶(Cu Kα, 平均波長λ = 1.542 Å)，射源用 Ni 濾除 Cu Kβ。XRD 為經常使用的晶 體結構鑑定技術，試片製作簡單且為非破壞性分析技術。X 光的產生 方法有兩種，一種為高能量電子撞擊靶材因而突然減速以X 光型式 放出能量；另一種為電子加速放出光子。前者又可分為兩種，特徵 X 連續X 光。ㄧ般 XRD 使用的繞射源是屬於特徵 X 光，即入射電子將 靶材原子之內層軌域電子激發後，外層電子回填至內層軌域，電子從 不同能階軌域的轉換而放出具有ㄧ定波長的X 光，不同原子、不同 軌域的組合所放出的能量皆不同。連續X 光是因為入射電子急遽停 止所放出的能量，不涉及能轉換因此不具有固定的波長，其中最短波 長取決於撞擊電子的最高能量。基本的繞射原理即為布拉格定律
(Bragg’s law)，使用具有固定波長的 X 光照射試片，當某些晶面與入 射光夾θ 角滿足布拉格繞射時，即 2dsinθ = nλ，此時入射光會被此晶 面繞射。各種化合物或元素的結晶都會有獨特的X 光繞射光譜，可 以藉由JCPDS 資料庫搜尋之數據與所量測得到之數據逐一比對。
2. 高解析 X 光繞射儀 HRXRD
本實驗所使用的機台為國立交通大學奈米科技中心Bede D1，
HRXRD(High-Resolution X-ray Diffractometer)如圖1，使用CuKα１為X 光射源波長為1.54056 Å，光學系統包含Soller slit、graphite
monochromator、double crystal，光源的分散角為12 arcsec，利用三軸 分析儀能得到最小rocking curve的解析度5 arcsec，另外還有三個可抽 插的直立式Slit，開口大小有4個尺寸0.5 mm、1 mm、2 mm、5 mm，
ㄧ般使用大小為1 mm，為求更好的解析度會採用0.5 mm。比對軟體 (fitting method)有5種Gaussian、Lorentzian、Pseudo-Voigt、PearsonVII、
Split PearsonVII，比對軟體因原始資料曲線的不同而異，一般而言對 稱性較高的曲線以PS Voigt能得到較好的比對結果，對稱較差的則以 Split Pearson VII為佳。儀器分析功能相當多。
θ-2θ掃描，其峰值曲線由Bede內建的Fitting軟體比對，在其中找 到比對結果最符合的曲線即誤差值最小的，如此可得到精確的
FWHM(Full Width at Half Maximum)，再由Scherrer equation
B
B size :10-20 arcsec。於分析晶體的完美程度是相當普遍的技術，其圖形 FWHM變寬或變窄代表本質結構中的缺陷及殘存的應力。對 為1/3<112
0>，螺旋差排布格向量為<0001>，混和差排布格向量為 1/3<112
3>[2]。關於不同大小的slit，本實驗過程中觀察到對於具有多 峰值試片的解析能力會不同，當slit為最小(0.5 mm)峰值的分離較明 顯，隨著slit尺寸增大峰值越不能清楚分離。Phi- scan，固定 2θ 角與 ω 角轉動 phi 角，圖形結果用來分析薄膜 的晶體對稱性。
3. 光子激發光光譜 PL
所使用PL 為交大光電所自行架設之設備如圖
2，使用
He-Cd 雷 射(λ = 325 nm)為激發源，量測溫度在低溫 10 °K，光閘開口大小 250 μm，解析度 0.2 nm。操作條件為 10 °K 下，波長範圍取 330nm 至 700 nm。ㄧ般存在氧化鋅內的 PL 圖形主要有三個峰值，分別為 UV 近能 帶發光峰值在380 nm 附近，綠光峰值在 510 nm 附近，紅光峰值在 65 0nm 附近。UV 發光強度與綠發光強度的比值可用來衡量存在氧化 鋅內缺陷的含量，比值越高代表薄膜品質越好[3, 4]。368.65 nm(3.36 eV)峰值為氧化鋅 DoX (donor-bound exciton transition)訊號，塊材氧化 鋅峰值FWHM 為 3 meV。3.2-3.349 eV 區域的峰值為 DAP(donor–acceptor pair emissions)訊號。
光激發光分析可快速又可靠的得到材料中之能階結構以及載子 躍遷行為，是一個有力又無破壞的分析技術。藉由分析光激發光資 料，可以由光譜中的特徵可以得知材料的摻雜雜質種類、能隙大小、
化合物中的組成成分，或是奈米材料中之奈米量子點的尺寸、載子傳 輸路徑與生命週期等重要訊息，同時可以光激發光結果為材料結構、
成分與品質的判斷依據。激發光(luminescence) 是物理系統由於過度 熱輻射或白熱化後產生電磁輻射放射的一種現象。對於發光半導體而 言，入射光子的能量等於或是超過能隙時，會激發價帶電子跨過能隙 到達導帶，然後當半導體由激發狀態回復到基態時便會產生輻射放