3-4-1 掃描式電子顯微鏡
本研究以掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy，SEM)，觀 察二氧化鈦奈米柱之型態、薄膜表面形貌及厚度等。其原理是利用高加速
本實驗以穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy, TEM)，
來進行二氧化鈦奈米柱晶體結構及薄膜細微組成的研究。根據電子與物質 作用所產生的訊號，穿透式電子顯微鏡分析主要偵測的資料可分為兩種：(1) 擷 取 穿 透 物 質 的 直 射 電 子(transmitted electron) 或 彈 性 散 射 電 子 (elastic scattering electron)成像；(2) 擇區電子繞射圖樣(Selected-Area Diffraction Pattern, SADP)。而高解析度穿透式電子顯微鏡(High Resolution TEM)更可直
接觀察晶格影像(lattice image)並檢視材料中之缺陷。試片製作可分為兩種，
因此X 光穿透深度淺又具增強表面 X 光強度的特性，適合用於偵測表面與 超薄薄膜材料。
3-4-4 電子能譜化學分析儀31
本實驗利用交通大學貴重儀器中心之化學元素分析電子儀(electron spectroscopy for chemical analyzer, ESCA)進行二氧化鈦氨電漿處理前後之 鑑定。化學分析電子儀的原理乃是利用 Mg 靶所產生的 X 光與原子產生反 應，假若 X 光的能量(1253.6 eV)大於該原子內電子束縛能時，X 光會激發 該電子脫離原子而成為自由電子，再經由電子能量分析器檢測出具有不同 動能電子之數量，則可分析出該試片中元素的成分及濃度，故可稱為 X 光 光電子能譜儀(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)。圖 3.4 則為 ESCA 之 機制示意圖。若試片中元素是以化合物方式存在，則該元素之電子束縛能
歐傑電子能譜(Auger Electron Spectroscopy, AES)是材料表面分析上極 為重要的工具之一。現今AES 大多是使用 3~30 keV 之 primary 電子偵測試
片表面2~10 個原子層之元素組成。然而，由於動能限制，造成只有幾個原 而歐傑電子能譜儀的分析模式則包括：點分析(point analysis)、線掃描(line scan)、縱深分析(depth profiling)以及 mapping 等方式。
本研究中，主要是利用縱深分析模式來探討元素之分布情形，其操作 方式是利用離子先將表面蝕刻出某深度的洞，再利用電子槍偵測此深度之 歐傑訊號，如此反覆操作，即可得知深度與組成之間之關係。
3-4-6 紫外光-可見光光譜儀 液可得知濃度，亦可加裝配件積分球(total integrating sphere)測量固態基板上 吸附物質的量，其原理是將表面上產生出的反射及散射光全收集，再匯出
光電流產生之機制為：材料照光後價帶之電子被激發至導帶，並形成 光電子，而在價帶處留下電洞。產生之光電子將被外加之電場吸引而移動 至陽極，即 ITO 處；留下之電洞則飄移至陰極，即銀膠水處，而形成迴路 產生電流值。因此，根據量測之電流值便可以判斷材料對於激發光源之反 應程度。
在本研究中，使用之電性量測系統為型號 2400 之 Keithley source meter；而激發光源為主波長 365 奈米之高壓汞燈，其照射強度為 21 mW/cm2，供應商為商能國際有限公司。
圖3.4 ESCA 機制示意圖
圖3.5 歐傑電子躍遷示意圖
圖 3.6 光電流量測示意圖