NaOH 處理

去除完表面多餘的氧化鋅後必須去除 AAO 模板才可使奈米線露出來，本實 驗原本採用學長所建議的濃度為 0.5M NaOH(2wt%)並且設定蝕刻時間分別為 15 min、30 min 及 45 min，實驗後發現此濃度的 NaOH 對於 AAO 蝕刻速度有點高，

並且會侵蝕奈米線使得奈米線數量減少稀疏，所以參考文獻[81]後將濃度改為 0.1M NaOH(0.4wt%)，並將蝕刻時間縮短為 10 分鐘以減少過度蝕刻的可能性，

最後成功蝕刻出奈米線並無奈米線減少稀疏的狀態。

4.2.1.1 掃描式電子顯微鏡(SEM)分析

在圖 4-10 裡可以看到由於 0.5M 濃度較高，在圖 4-10(A)15 min 時其實 AAO 就蝕刻得差不多了，奈米線基本上都露了出來，但是奈米線成叢集狀，部分地區 有的奈米線有消失的現象。而在圖 4-10(B)與(C)中在 NaOH 中放太久了，所以導 致奈米線被蝕刻掉並且產生團聚，如圖中所看到的圓錐狀與單根棒狀。所以調整 濃度使其改為 0.5M 的 NaOH(2wt%)，而蝕刻狀態由圖 4-11 顯示。

圖 4-10 NaOH(0.5 M)處理後的 AAO 模板截面 SEM 圖 (A)15 min；(B)30 min；(C) 45 min

(A) (B)

(C)

ZnO-NW ZnO-NW

ZnO-NW

62

圖 4-11 NaOH(0.1 M)處理後的 AAO 模板表面 SEM 圖 (A)0 min；(B)2 min；(C)4 min；(D)6 min；(E)8 min；(F) 10 min

蝕刻時間為 0、2、4、6、8 及 10 分鐘；蝕刻時間為 0 分鐘時，表面 SEM 如 (A)所示，可以看到表面是平滑的，隨著蝕刻時間增加，奈米線逐漸露出來；約 在 6 分鐘時可以看到有部分 AAO 已經蝕刻掉導致奈米線出現；到達 10 分鐘時，

(A) (B)

(E) (F)

(C) (D)

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AAO 基本上已經差不多蝕刻完畢，基本上奈米線已經充分露出，其截面 SEM 圖 與側視 SEM 圖由圖 4-12 可以看到奈米線是密集排列的。

圖 4-12 NaOH(0.1 M)處理 10 min 後的表面 SEM 圖 (A)截面圖；(B)側視圖

4.2.1.1 X 光繞射(XRD)分析

XRD 主要分析氧化鋅奈米線的結晶狀態，為了確認 ALD 成長完的氧化鋅奈 米線在成長過程中並沒有混入其他成分，以及在濕蝕刻步驟時並沒有受化學成分 影響改變原本晶體結構。XRD 分析如圖 4-13 中所示。紅線與藍線為 JCPDS 標 準 XRD 結果，紅線為一般氧化鋅纖鋅礦(Wurtzite)結構的峰值，藍線為紅鋅礦 (Zincite)結構的峰值，黑線為以 ITO 玻璃為基底，同時間與 AAO 模板進行 ALD 處理的對照組，從黑線可以看到氧化鋅對照組的特徵峰同時具有纖鋅礦與紅鋅礦 的峰值，其本質仍是六方纖鋅礦結構(Wurtzite structure)，不過受到應力影響，兩 者的晶格常數(lattice constant)並不相同，所以產生紅鋅礦與纖鋅礦共存狀態；綠 線與天藍線為兩片氧化鋅奈米線的 XRD 繞射結果，可以比較 JCPDS 看到主要符 合紅線的六方纖鋅礦結構，表示受到 AAO 模板影響，沉積時受到模板固定，較 不易形成長程有序結構，使得我們雖然製作出氧化鋅奈米線，但導致氧化鋅奈米 線的結晶性較低，整體較偏向非晶型(Amorphous)結構

(A) (B)

ZnO-NW

ITO

64 4-14(A)、(B)、(C)分別為塗佈轉速為 4000 rpm、5000 rpm 與 6000 rpm，由途中可 以看到 4000 rpm 的 P3HT 平均厚度約為 462 nm，5000 rpm 的 P3HT 平均厚度約 為 397 nm，6000 rpm 的 P3HT 平均厚度約為 277 nm，由此帶入下一步驟會使用 的霍爾量測中取得不同結構下的電性表現。