高品質定向奈米碳管場發射顯示器模組之實現研究---設計、分析與模組化(II)

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

高品質定向奈米碳管場發射顯示器模組之實現研究-設計、

分析與模組化(II)

研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 98-2221-E-151-018- 執 行 期 間 ： 98 年 08 月 01 日至 99 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學機械工程系 計 畫 主 持 人 ： 鄭宗杰 共 同 主 持 人 ： 謝健 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 99 年 10 月 28 日

行政院國家科學委員會

九十八年度研究計畫成果報告

高品質定向奈米碳管場發射顯示器模組之實現研究-設計、分析與

模組化(II)

The study of high quality orientation carbon nanotubes field emission

display – design, analysis and modularity.

計畫編號：NSC-98-2221-E-151-018

執行期限：98/08/01~99/07/31

主持人：鄭宗杰 國立高雄應用科技大學機械與精密工程研究所 共同主持人 : 謝健 國家奈米元件實驗室 參與人員:林毅、楊振昌 國立高雄應用科技大學機械與精密工程研究所

摘要

本研究以熱化學氣相沉積(Thermal CVD)法 在 碳 布 (Carbon cloths) 基 材 上 成 長 奈 米 碳 管 (CNTs)，製程中以鎳金屬(Ni)作為成長 CNTs 的 觸 媒 (Catalyst) 。 探 討 加 入 不 同 的 種 子 層 (Seed-layer)對於觸媒前處理、成長 CNTs 及場發 射特性的影響。針對實驗的結果將利用場發射掃 描式電子顯微鏡(FE-SEM)對基材、觸媒及 CNTs 的表面形貌作觀察。另外以能量散射分析儀(EDS) 及化學分析電子儀/ X 光光電子儀(ESCA/ XPS) 分別作成份及元素鍵結的分析。以拉曼光譜儀 (Raman Spectrum)對 CNTs 的結晶性品質作分 析。以偏溫應力電性量測系統(BTS Measurement System)作電流-電壓電性(I-V)的量測，以此結果 去輔助探討 CNTs 的密度。最後在以場發射量測 系統(Field Emission Measurement System)作場發 射 特 性 的 量 測 。 根 據 結 果 顯 示 ， 加 入 不 同 的 Seed-layer 對於成長的 CNTs 也有明顯的影響。 加入鋁(Al)Seed-layer 有助於 CNTs 密度的提升; 而鈦(Ti)Seed-layer 的加入所成長的 CNTs 管徑比 未加入任何 Seed-layer 及加入 Al Seed-layer 後的 管徑大很多，且密度來得少。因此分別在前處理 時間為 20min、N2流量為 1000sccm、H2流量為 100sccm 、 成 長 溫 度 為 700℃ 以 及 加 入 Al 的 Seed-layer 的參數條件下，能有最佳的場發射特 性結果。 關鍵字： 熱化學氣相沉積、碳布、奈米碳管、場發 射

一、前言

隨著高科技的發展，製程技術也越來越精 密，所製備的材料也相對微小化，已由原來的微 米尺度 (Micrometer，mm) 材料進入了奈米尺度 (Nanometer，nm) 材料的時代，奈米科技已被人 們視為下一波產業革命的關鍵技術和製造工業 的核心領域。一般可分為零維、一維、二維和三 維四大類型的奈米材料。零維的奈米材料包含有 奈米顆粒 (Nano Particle) 和量子點 (Quantum Dots) ; 一 維 的 奈 米 材 料 有 奈 米 線 (Nanowire) 、 奈 米 碳 管 (Carbon Nanotube ， CNTs) ; 二 維 奈 米 材 料 包 含 奈 米 薄 膜 (Nano Film)，其中又以一維的 CNTs 為產業應用上的發 展主力，目前就 CNTs 的特性和應用面的了解， 由於它具有很多優異的性質，如: 高的熱傳導 性、機械強度、高的深寬比及優異的導電性等， 因此已逐漸被廣泛應用於場發射顯示器 (Field

Emission Display，FED) 的發射模組發展上。 對於 CNTs 應用於場發射顯示器的性能，除 了期望它具有在低的操作電場下能具有高的發 射效能、優異的發射穩定性及長使用壽命外。由 於 一 般 的 奈 米 碳 管 場 發 射 顯 示 器 (Carbon Nanotube Field Emission Display，CNTs-FED) 發 射 模 組 基 材 大 多 為 矽 晶 片 (Silicon Wafer ， Si Wafer) 、 玻 璃 (Glass) 和 高 分 子 (Polymer) 等 [1-3]。藉由本研究的結果，去建立一套對於碳布 (Carbon cloth，CC)基材的 CNTs 場發射體成長機 制，未來能提供作為發展 Fexible 的場發射顯示 器模組所需的研究文獻之一。在一些相關的文獻 結果中已曾經發表關於在 CC 上成長單壁鎢奈米 線、鋅氧奈米線、矽奈米線作為場發射體[4-6]， 其結果顯示在低的操作電場下能有高的場發射 效能。其原因為受 CC 本身的編織幾何形狀能比 一般的 Si Wafer、Glass 和 Polymer 等平面基材有 較多的成長表面積影響所致[7]。因此這也是為何 會選用 CC 作為成長 CNTs 的基材，希望能藉由 CNTs 本身奈米級的高深寬形貌加上 CC 本身的 多成長面積與可撓的性質，以去達到低的操作電 場能激發高的電流密度，同時又可成長 Fexible 的 CNTs 場發射體，期望未來在開發特殊規格的 場發射顯示器模組技術上，能有更廣泛的應用價 值。 對於 CNTs 的成長方法有很多種，包含: 電 弧 放 電 (Arc-Discharge) 、 電 子 束 輻 射 法 (Ion-Beam Irradiation) 、 電 解 法 (Electrolytic Method) 、 熱 解 聚 合 物 法 (Bulk Polymer Method) 、石墨雷射熱昇華法 (Graphite Laser Dye-Sublimation Method) 、 火 燄 法 (Flame Fusion Method) 、 碳 氫 化 合 物 汽 相 熱 分 解 法 (Hydrocarbon Vapor Decomposition Method) 及 化學氣相沉積法 (Chemical Vapor Deposition) [8-15]。其中又以 Arc-Discharge、Graphite Laser Dye-Sublimation Method 、 Hydrocarbon Vapor

Decomposition Method 和 Chemical Vapor Deposition 為 目 前 常 用 的 成 長 方 法 。 對 於 Arc-Discharge 的了解，此種方法是最早被用於合 成 CNTs 的方式。主要原理是以 Graphite 當作 Cathode 和 Anode，在 Anode 石墨棒上施加過渡 金 屬 顆 粒 作 為 觸 媒 (Catalyst) ， 一 般 常 用 鐵 (Ferrum，Fe) 、鈷 (Cobalt，Co) 、鎳 (Nickel， Ni) 等，其它還有使用釔，甚至為了提高產率也 會使用混合的觸媒，如: Fe / Co、Co / Ni 或 Co / 鉑 (Platina，Pt) 等。

二、緣由與目的

奈米碳管的發現，是個意外的富副產物，1991 年時，被日本的電子顯微鏡專家 S.Iijima 博士發 現。其實在奈米碳管還沒有正式被發現前，早有 許多的科學家已經知道它的存在，只是一直沒有 人去探討它，只把它當成一種汽相成長碳纖維 (vapor-grown carbon fibers)。到後來人們陸續發現 碳管具有許多獨一無二的物理及化學性質，例如 小的管徑、大的深寬比、高的耐腐蝕性、優異的 熱和電傳導性和高的機械強度等，也因此許多的 應用相繼被開發，例如:高強度的復合材料、金屬 內連線、儲氫方面和場發射顯示器等。其中近年 來又以奈米碳管場發射式顯示器的發展較為熱 門，對其應用我們期望它有低其操作電場、優異 的發射穩定性和長的使用壽命。除此之外由對於 一般成長碳管的基材，例如:矽晶片、玻璃等，因 受到幾何形狀的影響，在應用上也相對受限許 多，我們對其將去進一步的研究並作改善。在文 獻中我們根據一些結果顯示，在碳布上的成長單 壁鎢線、鋅氧奈米線、矽奈米線等場發射體，具 有的低操作電場的原因大多為碳布的幾何形狀 以及比一般基材多的成長表面積影響所致，因此 在報告中我們將選用碳布作為成長奈米碳管的 基材，希望藉由碳管的高深寬比加上碳布本身可 撓的性質，除了去降低其操作電場外，並且去成

長軟性的奈米碳管場發射體，未來可應用在可撓 性的場發射顯示器的發展，對顯示器技術將有更 廣泛的應用及更大的使用價值。

三、研究方法

本研究將探討製程參數對於奈米碳管在碳 布基材上前處理和成長的影響以及相關特性的 分析。實驗的製作流程，依據圖 1 的流程進行。 I. 首先對 CC 基材進行前製備。在此除了空的 CC 基材外 (見圖 2(a)所示) ，另外在空的 CC 基材 上先以濺鍍 (Sputtering) 的方式分別鍍上厚度 10nm 的鋁金屬元素 (Aluminum，Al) 和鈦金 屬元素 (Titanium，Ti) 作為 Seed-layer，再利 用熱蒸鍍 (Thermal Evaporation) 的方式在未 鍍上 Seed-layer 及已鍍上 Seed-layer 的 CC 基材 上分別鍍上鎳金屬 (Nickel，Ni) 層，其厚度為 5nm，在這裡 Ni 將作為成長 CNTs 的觸媒層 (Catalyst) ，如圖 2(b) 所示。因此在前製備的 階段會準備三種不同的 CC 基材去進行後續的 處理和成長 CNTs 的實驗。 II. 接著將製備完成後的 CC 基材試片，切割成 適當的大小，置於熱化學氣相沉積 (Thermal CVD) 系統內的石英爐管試片架上先進行前處 理的製程。Pretreatment 溫度設定範圍從 500 ~ 900℃，Pretreatment 時間設定範圍從 20min ~ 40min，而製程中通入的载流氣體 (Carrier gas) 包 含 : 氮 氣 (Nitrogen ， N2) 和 氫 氣 (Hydrogen，H2) ，而流量設定的範圍分別為 0 ~ 4000sccm 和 0 ~ 500sccm; 定義為在標準狀態 (溫度 273K, 壓 760 torr) 下，而 N2和 H2的作 用 為 稀 釋 氣 體 (Dilute) 或 是 蝕 刻 氣 體 (Etched) 。

III. 在 Pretreatmentrue 階段完成之後，Ni 觸媒薄 膜會轉變為顆粒，其形貌可利用場發射掃描式 電子顯微鏡先進行觀察，如圖 2(c) 所示。接著 進行 CNTs 的成長，在成長的製程參數中所設 定的成長溫度範圍從 500 ~ 900℃，另外成長時 間均固定為 30min，而所通入的製程氣體包含: N2、H2和乙烯，在這 N2和 H2的作用同步驟 (II.) 所述; 而 C2H4 則為 CNTs 成長所需的碳來源氣 體 (Carbon Source) 的氣體，其三種氣體設定 的流量範圍分別為: 0 ~ 4000 sccm、0 ~ 500 sccm 及 30sccm，依照上述所定之參數去完成 CNTs 的成長，如圖 2(d) 所示。 IV. 待步驟 (III.) 成長製程完成後，先將系統的 爐管溫度降至室溫後，退出並取出 Holder 上的 試片，再使用場發射掃描式電子顯微鏡、偏溫 應力電性量測系統、能量散射分析儀、化學分 析電子儀/ X 光光電子儀、拉曼光譜儀和場發射 量測系統，依序對不同參數所成長的 CNTs 進 行依序: 為形貌、密度、化學元素及鍵結、結 晶性品質和場發射特性的分析及量測工作，最 後在去進行數據的整理及結果的討論和確認。

四、結果與討論

I. 觸媒顆粒及碳管表面形貌之觀察 由觀察圖 3，我們發現在三種不同 CC 基材 上所形成的 Catalyst 顆粒有明顯的差別，在添加 Al Seed-layer 幫助下 (見圖 3 (h) )，形成在基材 上的 Catalyst 顆粒直徑大小會較其它基材 (包含: Ni/ CC 和 Ni/ Ti/ CC) 上所形成的 Catalyst 顆粒來 的明顯小很多，且顆粒密度也比在其它基材上所 的顆粒密度更濃密。對於上述原因為當 CC 基材 上的 Al 的 Seed-layer 在 Thermal CVD 的 System 中進行處理時，由於此 System 處於一般常壓狀 態下並未抽真空，因此在 System 中會殘留氧氣 (Oxygen，O2) ，在加熱過程中造成 O2的吸附作 用，會去加速 Al Seed-layer 的熔化，且會形成熱 穩 定 (Thermally stable) 的氧化鋁 (Al2O3) 群 集 ， 這 Al2O3 可 以 防 止 Catalyst 顆 粒 的 Agglomeration [16]，使得形成在 Al2O3群集上的 Catalyst 顆粒直徑大小會小於其它基材。反之形

成在添加 Ti Seed-layer 上的 Catalyst 顆粒直徑大 小來得比其它兩組大 (見圖 3 (e) ) ，這原因是由 於 Ti Seed-layer 的加入會去形成 Ni-Ti-C 的三元 合金，其合金的熔點溫度會因 Ti 元素的加入而 被降低至 1265-1295℃ (附註: Ni-C 二元合金的熔 點 溫 度 為 ~ 1327℃) ， 在 前 處 理 時 會 去 造 成 Ni-Ti-C 的相互 Diffusion，而使 Catalyst 顆粒的直 徑大小變大很多，同時將導致在 CC 基材上的顆 粒密度隨之減少，這也將影響後續成長 CNTs 的 結果。

接著去探討成長 CNTs 後的情形，形成在 Ni/ Al/ CC 基材上的 Catalyst 顆粒具有大的表面 能及活化表面積，這將有助於 CNTs 的成長率， 使成長後的 CNTs 密度有所提升(見圖 3 (i) )。另 外觀察到在 Ni/ Ti/ CC 基材上所成長的 CNTs 來 得比 Catalyst 顆粒尺寸小很多 (見圖 3 (f) ) ，對 此探討其原因發現為當 Ti 元素的添加後降低了 Ni-C 的熔點溫度使其相互 Diffusion，此時會造成 Catalyst 顆粒會往 CC 基材內 Diffusion，會使成 長反應的面積被減小，這相對會使成長的 CNTs 直徑減小。 II. 碳管結晶性品質之分析 利用 Raman Spectrum 去對不同基材 (包含: Ni/ CC、Ni/ Ti/ CC 和 Ni/ Al/ CC) 所成長 CNTs 後進行結晶性品質的分析，其結果顯示於圖 4。 且發現對於基材上添加 Ti Seed-layer 所成長的 CNTs 結晶性品質並無幫助，其結晶性品質與未 施加任何 Seed-layer 下所成長的 CNTs 結晶性品 質差不多，反之發現在基材上添加 Al Seed-layer 後，對所成長的 CNTs 結晶性品質將有幫助，這 原因也許是受於基材上添加 Al Seed-layer 後所形 成的小直徑的 Catalyst 顆粒的影響。在前面已提 到由於基材上的 Al Seed-layer 在加熱處理過程 中，因與 Thermal CVD System 所殘留的 O2反應 而快速被熔化，會去形成 Thermally stable 的 Al2O3 群 集 ， 形 成 在 Al2O3 群 集 上 的 小 直 徑 Catalyst 顆粒具高的表面能，將去促進 CNTs 的 成核及成長。另外，因為所形成的 Catalyst 顆粒 直徑較小，所以長出的 CNTs 較細，在 SEM 的 觀察下所看到的碳管表面積也比較小，因而缺陷 的形成數目也相對比較少，由此可知為何在添加 Al Seed-layer 後所成長的 CNTs 結晶性品質為最 佳。 III. 場發射特性之量測

三種不同 CC 基材 (包含: Ni/ CC、Ni/ Ti/ CC 和 Ni/ Al/ CC) 上成長後 CNTs 的電流-電壓及場 發射特性之情形，結果分別為圖 5 , 6，其顯示在 Ni/ Al/ CC 基材所成長的 CNTs 其場發射特性最 好，而最差的場發射特性為在 Ni/ Ti/ CC 基材所 成長的 CNTs。以上量測的結果發現 CNTs 的密 度、管徑和高寬比影響很明顯，在 Ni/ CC 上所成 長的 CNTs 密度較其他基材少很多，且本身 CNTs 管徑大加上從 F-N plot 看出斜率大很多，也代表 CNTs 本身高寬比很小，高寬比小，其尖端電場 較小，電子較不容易被拉出，造成尖端放電效應 很差，而電子束少密度比較低，其電流也相對比 較低，此乃為何場發射特性為最差的原因。另外 看到另外兩種基材所得場發射特性的結果很接 近，但又以 Ni/ Al/ CC 基材上所成長的 CNTs 場 發效果優於 Ni/ Ti/ CC 基材，這是因為管徑較 小，使 CNTs 的高寬比明顯，因此使其場發效果 來得較好。

五、計畫成果自評

本報告中我們已經成功經由熱化學氣相沉 積 法 在 碳 布 上 去 成 長 軟 性 的 奈 米 碳 管 場 發 射 體，並且對於在不同的處理時間、承載氣體的流 量和成長溫度條件下對場發射特性的影響有了 初步的了解，研究中也利用添加不同的 Seed layer 在 CC 基材上對於前處理和成長並討論其影響。 結果得知添加 Al Seed layer 所形成的 Catalyst 顆

粒直徑大小比在未添加及已添加 Ti Seed layer 下 所形成的 Catalyst 顆粒小很多，且密度更為濃 密。而在 CNTs 成長的結果同樣發現，在添加 Al Seed layer 後所成長的 CNTs 直徑大小比另兩種 基材上所成長的 CNTs 直徑大小小很多，且密度 也更濃密。因此藉由種子層的加入可以獲得更高 品質、且細長(高深寬比)的碳管，以利應用於場 發射顯示器中場發射源設計與控制。

六、致謝

本 論 文 為 國 科 會 編 號 NSC-98-2221-E-151- 018之計畫，由於國科會與國家奈米元件實驗室 的設備支持，使本計畫得以順利進行，特此致上 感謝之意。

七、本計劃所產生之論文

1. C. W. Hsu, T. C. Cheng, W. H. Huang, J. S. Wu, C. C. Cheng, K. W. Cheng, S. C. Huang, Thin

Solid Films 518 1953–1957 (2010).

2. C. H. Cheng, S. Y. Huang, T. C. Cheng, International Journal of Heat and Mass Transfer

53 2001–2011 (2010).

3. T. C. Cheng*, C. C. Yang, 7th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies (NN10), Ouranoupolis Halkidiki, Greece, July, 12-14 (2010).

4. T. C. Cheng*, L. Tsai, S. Y. Wu, P. Y. Chen, C. C. Cheng and C. W. Hsu, ICNM conference, Kottayam, India, invited speaker (2009).

5. T. U. Yeh, C. W. Hsu, S. Y. Wu, Y. L. Shao, and T. C. Cheng*, 奈米工程暨微系統技術研 討會(NMTC), Hsinchu, Taiwan, 03-1226, July 9-10 (2009).

6. C. L. Hung, S. Y. Wu, C. C. Cheng, C. W. Hsu, Y. L. Shao, J. S. Wu, and T. C. Cheng*, 奈米 元 件 技 術 研 討 會 論 文 集(SNDT), Hsinchu, Taiwan, NF-14, April 29-30 (2009).

7. T. C. Cheng*, C. H. Cheng, Y. H. Mou, Y. F. Ju , Y. J. Yu, S. J. Shih, and K. C. Chang, 中國機械

工程學會第二十六屆全國學術研討會論文集, 台南, A13-017(2009).

八、參考文獻

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圖 1 實驗流程圖 圖2 製程中(a)交叉編織的碳布基材(b)鍍上觸媒 層後(c) 前處理後和(d)成長完成後之形貌圖 圖 3 觸 媒 薄 膜 沉 積 在 三 種 不 同碳布基材上之 SEM圖 (a) 未添加種子層 (d) 添加鈦種子 層 (g) 加入鋁種子層。不同基材形成之觸媒 顆粒SEM圖，分別表示為 (b) , (e) 和 (h)。 奈米碳管成長在 Ni/ CC, Ni/ Ti/ CC 和 Ni/ Al/ CC上之SEM圖分別為 (c) , (f) 和 (i)。

圖4 不同碳布基材上成長奈米碳管之拉曼特光 譜比較圖

圖 5 不同碳布基材上成長奈米碳管之電流-電壓 (I - V) 特性比較圖

圖 6 不同的碳布基材上成長奈米碳管之場發射 特性比較圖。

出國報告（出國類別：投稿參加會議）

報告名稱 :參加國際會議報告書-2010

2010 7th International Conference on Nanosciences

and Nanotechnologies (NN10)

服務機關：國立高雄應用科技大學

姓名職稱：鄭宗杰 助理教授

派赴國家：希臘

Ouranoupolis Halkidiki

會議期間：7/11-7/14 2010

出席

出席

出席

出席 NN10 國際學術會議心得報告

國際學術會議心得報告

國際學術會議心得報告

國際學術會議心得報告

計畫編號 98-2221-E-151-018- 出國人員姓名 服務機關及職稱 鄭宗杰 / 國立高雄應用科技大學機械工程系 / 助理教授 會議時間地點 99/7/11~99/7/14, 希臘 Ouranoupolis Halkidiki

會議名稱 7th International Conference on Nanosciences and Nanotechnologies

發表論文題目 Influence of mask magnification effects on the diffracted light and lithographic imaging for EUV phase shifting mask

一 一 一 一、、、、 會議目的會議目的會議目的會議目的 由於奈米技術的發展非常迅速，包括相關製造與應用分析技術。此外，由於 奈米技術所牽涉到的材料與製程方式相當具有多樣性，因此新的微小化製程技術 在奈米製程中也扮演著非常重要的角色。在國際上幾個相當知名的研討會議，都 是世界各地業界及學術界所積極參與的，而此NN10會議亦是其中在顯微鏡技術 方面較具代表性的會議之一。會議過程中也開設了相關的short courses課程，藉 此交換相關穩定且有前景的課題。因此為獲得較先進的顯微鏡技術發展資訊，我 們投稿參加7th International Conference on Nanosciences and Nanotechnologies以 了解全世界在最先進奈微製造與應用技術的發展趨勢，作為本研究室在奈米相關 課題最新之製程技術用於下世代元件開發的參考與借鏡。此會議之目的之一也是 希望藉由會議的舉辦集合學術科學家，業界工程師與研究人員互相交換並且分享 關於奈米科技的各方面的研究結果和經驗，並且討論遇到的實際問題的挑戰與解 決的方法。會議領域主要內容包括三種方面1. Organic Electronics - Photonics & Nanoelectronics 2. NanoMaterials, NanoFabrication and NanoConstruction 以及 3. Nanomedicine and Nanobiotechnology 等與奈米相關之研究與發展。

二 二 二

二、、、、經費來源經費來源經費來源經費來源：：： ：

們的論文;其經費來源是來自國科會計畫編號 NSC-98-2221-E-151-018- 三 三 三 三、、、、 會議過程會議過程會議過程會議過程 全世界各大奈米量測與製造廠商、大學、研究機構從事與奈米技術相關之研 究人員踴躍出席，今年與會的人數超過600人。會議的重點集中在奈米相關製造 與應用技術方面的應用，包括奈米製造技術、奈米光電與電子元件、與奈米生醫 應用技術等。此外，如奈米系統、奈米機械、奈米光學、奈米生物、奈米醫藥、 分子電子學、量子計算與自旋電子學方面亦多有所著墨。 本次會議有約 60 個演講場次與約 38 位的邀請演講，投稿的論文也有約 800 多篇。在邀請演講的相關研究學者中包括許多國外研究機構的主任與相關知名論 文(small, nature nanotechnology…等)的編輯如 Dr. B. Müller, Dr. B. Fillon, Prof. Komvopoulos K…等。此外，在會議中也有許多廠商參展，相關廠商也顯示出其 在微奈米檢測或製程的技術與儀器以供與會者共同討論。

在本次的會議中，由於發表的文章相當的多，因此本報告擷取我們未來有興 趣的題目加以介紹。本次會議有提及奈米製造之相關技術，其中利用 nanoimprint 方式目前仍是最有機會為下一世紀之奈米製作主流，會議 Prof. G. Constantinidis 回顧了 reversal nanoimprint 技術，並利用 UV exposure, 可降低製程溫度並減少 pattern distortion。Prof. M. Damnjanovic 則用 PECVD 的方法製作出 coiled 型的 carbon nanotubes 並將他應用於相關化學檢測方面。而 Prof. P.C. Kelires 則利用原 子與分子動力學對奈米碳管的形成與成長做一模擬的研究，其結果也發現在不同 的條件下，由於不同結構的鍵結能量不同，因此會形成不同結構的奈米碳管。而 其中最引起我興趣的是邀請演講的 Dr. B. Fillon，他演講題目是” Nanomaterial and nanotechnologies for new energy applications”，演講內容是針對現今的奈米科技不 管是技術或其應用於未來能源科技的可能性，或者是目前已使用的相關技術與相 關產值(如太陽能、燃料電池、生質能等等)做一介紹，讓我更瞭解奈米技術未來 在能源科技的發展性與機會性，也可作為本實驗室未來可能發展方向的一格重要

參考，相關會議過程如圖 1-3 所示。

此外，會議中我們有兩篇之投稿，題目為”The Influence of Geometry Effect for Field Emission Properties of Multiwall Carbon Nanotubes”如圖 4 所示。 因此 我們也與相關研究學者共同討論研究，其他學者之討論建議也讓我們相當具有啟 發，對我們未來之研究相當有幫助。

圖 1. Prof. Damnjanovic 演講情形 圖 2. Dr. Fillon 說明歐洲光電市場趨勢圖

圖 3. Prof. Kelires 演講內容節錄 圖 4. 本人研究論文發表 四 四 四 四、、、心得、心得心得心得（（（或成效（或成效）或成效或成效）））：： ：： 這次前往希臘參加一年一度的NN10會議，我們研究團隊開始準備投稿(包括 實驗計劃、實驗分析及結果討論)需花費近一年時間。會議期間我國與各國學者 專家共聚一堂，經由聆聽演講、閱讀研究成果壁報，以及與國外專家的交流中， 瞭解目前奈米技術的最新進展，會後更詳談研究方向及目前發展的趨勢。此次會 議讓我獲益良多，也獲得許多新的想法，對本計畫有相當大的助益。其中攜回的

資料名稱及內容如下所示: 1. 會議議程 CD 一片 2. 會議論文集光碟一份 3. 聯絡資料(包含相近研究領域之名片交換) 五 五 五 五、、、、建議事項建議事項建議事項建議事項：：： ： 感謝國科會補助使我得以赴希臘參與此一盛會，讓研究成果得以發表及交 流。國科會鼓勵老師參加國際研討會，並於經費上予以支持，可讓我們了解到各 國在相關研究領域的進展，亦可增加研究人員的國際觀及語文能力，值得大力推 廣。另外本次參加此研討會帶回的相關資訊，將可作為我們未來研究發展方向的 參考，對本計畫有相當的助益。

98 年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人：鄭宗杰 計畫編號： 98-2221-E-151-018-計畫名稱：高品質定向奈米碳管場發射顯示器模組之實現研究-設計、分析與模組化(II) 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 2 2 100% 研討會論文 2 2 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 2 2 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 1 1 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 2 2 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 2 2 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次

其他成果

(

無法以量化表達之成 果如辦理學術活動、獲 得獎項、重要國際合 作、研究成果國際影響 力及其他協助產業技 術發展之具體效益事 項等，請以文字敘述填 列。)

1.獲邀至 ICMST 2010 國際會議發表 invited speaker. 2.專題學生獲得學生技職院校專題實物競賽光機電組第二名 成果項目 量化 名稱或內容性質簡述 測驗工具(含質性與量性) 0 課程/模組 0 電腦及網路系統或工具 0 教材 0 舉辦之活動/競賽 0 研討會/工作坊 0 電子報、網站 0 科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與（閱聽）人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價

值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）

、是否適

合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□未達成目標（請說明，以 100 字為限）

□實驗失敗

□因故實驗中斷

□其他原因

說明：

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：

論文：■已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無

專利：□已獲得 ■申請中 □無

技轉：□已技轉 □洽談中 ■無

其他：（以 100 字為限）

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價

值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以

500 字為限）

本研究以熱化學氣相沉積(Thermal CVD)法在碳布(Carbon cloths)基材上成長奈米碳管 (CNTs)，製程中以鎳金屬(Ni)作為成長 CNTs 的觸媒(Catalyst)。探討加入不同的種子層 (Seed-layer)對於觸媒前處理、成長 CNTs 及場發射特性的影響，並利用加入不同種子層 的製程方法來調控碳管的粗細與其品質,未來可應用於相關複合材料與可撓式基板的應用 上。