旋轉塗佈機(Spin Coater)
廠牌：LAURELL 型號：MODEL WS-400B-6NPP/LITE
超音波震盪器 (Ultrasonic Cleaner)
廠牌：DELTA 型號：D150
真空烘箱 (Vacuum Oven)
廠牌：CHANNEL 型號：VO30L
四點探針電性量測儀 (4-point probe measurement)
用途：主要是利用四點探針法量測薄膜的片電阻值，進而推算出氧化 鋅透明導電膜的電阻率；其基本原理是以四根平行探針，外側兩根探 針對試片通以固定電流，再由內部的兩根探針測其相對電壓，依(3-1) 式計算得到試片之電阻係數，如圖3-1 所示。
ρ=(V / I ) × T × CF (3-1式)
T ：薄膜厚度 CF：校正因子
紫外光-可見光分光光譜儀 (UV-Visible Spectroscope) 廠牌：HP 型號：Agilent-8453
用途：量測樣品對紫外光及可見光的穿透及吸收，用以測量樣品在 200nm至800nm之間的光穿透圖譜；而本研究利用紫外光-可見光分光 光譜儀，在去鹼玻璃上執行一維氧化鋅奈米陣列可見光穿透率(VIS Transmitance)的量測。
掃瞄式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy， SEM) 廠牌：JOEL 型號：JSM-6500F & JSM-6700F 工作距離：10mm & 8mm 加速電壓：15kV
電子束電流：86μA & 10μA
X 光能量分散光譜儀 (Energy Dispersive Spectrometer， EDS) 廠牌：OXFORD
用途：SEM用以觀察材料表面型態及電子分布狀況，而X光能量分散 光譜儀則是藉由偵測試片表面激發之特性X光，來做材料的成分組成 分析。圖3-2為SEM與EDS主要構造示意圖，以外加電場以及加速電 壓，讓電子槍產生電子束後，利用電磁透鏡將電子束聚焦，並用以控 制電子束是之激發出試片之二次電子、背向散射電子、穿透電子、繞
射電子、歐傑電子、非彈性碰撞電子以及特性X 光、螢光等訊號，
如圖3-3所示。一般掃描式電子顯微鏡所偵測的訊號為二次電子與背 向散射電子，由於二次電子微弱鍵結電子，因此只有在距離試片表面 50~500Å 的範圍內的二次電子才有機會逃出表面而被偵測到，所以 二次電子的數量會受到材料表面起伏影響，這些電子經偵測器偵測後 會將訊號放大處理，然後由螢幕輸出影像，因此透過二次電子影像
（Secondary Electron Image，SEI）可觀察到試片表面的表面型態。
原子力顯微鏡 (AFM)
廠牌：Digital Instrument 型號：D.I. 4000 用途：分析表面高低起伏，硬度
模擬太陽光源
廠牌:New port 型號:66902 Oriel 150W Xenon lamp solar simulator 自然太陽光源會受到個種因素所干擾。使用模擬太陽光源可以將實驗 參數固定於相同的條件之下，且不受天氣因素影響。利用氙氣燈搭配 透鏡可以模擬出光源頻譜強度為AM1.5 均勻且穩定的光源。
光強度偵測計
廠牌:OPHIR thermalpie
利用熱感應的方式，來定量光的強度。用來搭配模擬太陽光源，可以 調整校正光源的強度來達到所要求的強度和頻譜。
電性分析儀
廠牌:keithley 型號:Model 236
能夠做為一電壓源並偵測電壓和電流。靈敏度10f A,10μV
圖3 - 1 四點探針量測
圖3 - 2 SEM 與 EDS 主要構造示意圖 [潘扶民老師表面分析授課講義]
A V
s s s
Thickness (T)
圖 3 - 3 電子束撞擊試片表面所產生的訊號種類
第四章實驗
實驗流程
Substrate preparation
Fabricate ZnO seeds film
Growth of vertical aligned ZnO
Structure Analysis SEM
XRD TEM UV
PL
Solar cell device
Polymer
Solar cell efficiency measurement
4-1 基板準備
實驗用的基板為Merck Display Tecnology 公司之電阻值為 5Ω 的ITO(indium-tin oxide)玻璃，ITO 層約為 300nm，使用時先切成 3x3cm 的正方形.並以以下之步驟做圖形化(pattern)的動作。
1 上光阻:以兩段式的旋轉塗佈上 FH6400 光阻，分別為 500rpm 10 秒，4000rpm 30 秒。
2 軟烤: 900c的溫度烘烤 90 秒。
3 曝光:以 300W 的汞燈下曝光 90 秒。
4 顯影:以 FHD5 顯影液浸泡 30 秒。
5 定影:在 DI water 浸泡 30 秒。
6 蝕刻:在 HCl 中浸泡 2 分鐘。
7 去光阻：以丙酮和水清洗。
將ITO 基板分別在去離子水、丙酮、甲醇、異丙醇中，用超音波震盪 機清洗10 分鐘。接著使用 UV-Ozone 照射 10 分鐘去除表面殘餘有機 物。
4-2 材料合成
2-methoxyethanol 中，接著取出 100μl 分別以 300～3000rpm 不等的 速度旋轉塗佈在清洗過的基板上面，再以300 度 10 分鐘烘乾.接著以
3.將已預先用丙酮/異丙醇清洗好的基材，黏在載台上，以懸空的方 式將基材置入反應樣品瓶中，防止析出物的污染。
4.利用烘箱控制 90℃的反應環境，將樣品瓶置入烘箱分別反應 30~90 分鐘不等的時間；反應完成後以去離子水將樣品洗淨，並在室溫下 將樣品晾乾。
方法二
1.預先取 1.43g的硫酸鋅與 8g的NH4Cl，分別溶於 50ml的去離子水中，
配製成0.1M的硝酸鋅與 3M的NH4Cl水溶液。
2.各取出 10ml 加入 80 ml的水中，配製成 0.01M的硫酸鋅與 0.3M的 NH4Cl.使Zn2+和NH4+的比例R(NH4+ /Zn2+)維持在 30。
3.配製 5M 的氫氧化鈉(10g/50ml 水) 。
4.將配製好的氫氧化鈉溶液緩慢的滴入硫酸鋅和NH4Cl的混合溶液 中，直到ph值到達 11。
5.將清洗過的氧化鋅膜基板浸入並用烘箱將溶液保持在 600c，分別反 應 20~90 分鐘不等的時間；反應完成後以去離子水將樣品洗淨，並 在室溫下將樣品晾乾。
4-3 元件製作
預先製備含有氧化鋅膜和垂直於基板的氧化鋅奈米棒的基板 將不同的P型導電高分子，利用旋轉塗佈的方式，使其均勻的分散在 垂直於基板的一維奈米氧化鋅上方。最後利用熱蒸鍍或濺鍍上一層 150nm~200nm的純金上電極。整體元件面積為 0.04cm2. 。
4-4 分析量測
將元件的陰極(ITO)和陽極(Au)分別用金屬導線接至量測儀器，在 此我們選用keithley 236 電性分析儀。在 AM1.5 global 模擬太陽光源 照射下。由陰極給與-2 到 2 伏特的電壓。並量測其 Voc (開路電壓) 、 Jsc (短路電流密度) 、Imax 、Vmax ,並分析其 FF 值與能量轉換效率 η。