第一章 導論
近幾年來，奈米科技是全世界國家積極發展的前瞻性整合性之新興學科 領域。這是一場世界性的角逐競賽，也是一個難得的發展機遇。奈米科技向 各個領域的滲透日益廣泛而深入，奈米材料為近來科學家與工業界發展新材 料與提升產品特性所竭力鑽研之課題，由於物質奈米化過程而產生新的介觀 (meso-scopy) 特性，使得傳統化學、物理、材料理論、反應、材料組成、結 構及特性產生新的變化，過實驗證實，當原子重新排列組合，達到奈米的等 級時，材料的物理性質居然會發生變化：原本柔軟的橡膠變堅硬；硬度十足 的矽製品變得有延展性，金的顆粒下降熔點；二氧化鈦導電性增加。幾乎所 有現代技術領域的革新和進步也都離不開奈米技術。據專家統計，目前全世 界奈米技術的實際應用每年可創造500億的營業額。又有預測顯示，2010年，
全球奈米技術的市場額將達到14400億美元。而美國政府為了實現領導下一 場工業革命的目標，在2000年1月當時的美國總統柯林頓（Clintin）即宣布 啟動美國國家奈米計畫（NII），拿出5億美元專門用於發展奈米技術，2002 年更提出了5億6800美元預算；從事基礎奈米科技與重大挑戰項目之研究，
建立基礎研究設施、中心與研究網路，並逕行奈米科技對倫理、社會、法律 之研究，同時亦進行奈米科技之教育培訓。在鄰近國家南韓2002年又投入了 2031億韓元(約1.54億美元)，藉以促進奈米技術的研發、人才培育與設施建 設，並計劃制定奈米技術開發促進法，持續有系統的發展奈米技術。而美、
中國大陸，日、韓、德、英、紐西蘭、澳洲及台灣等國家也相繼制訂相關計 畫，投入鉅資搶佔奈米科技市場。
此外，一維奈米結構也是現今相當熱門的主題，在半導體產業、光學、
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磁學、電學、光學的應用上都有相當多的發展。因此，製備一維奈米結構的 材料研究就變得相當重要。常常利用大範圍的奈米結構模板作為成長的基 材，藉此以得到高密度的奈米碳管及奈米線與奈米球。奈米結構之模板通常 是指具有多孔性之材料，且其孔洞大小大都落在奈米尺度範圍。使用模板來 製備奈米結構材料，由於可藉由調控模板的孔洞大小、孔洞分佈、孔洞的深 寬比與孔洞的表面特性，來達到生產具有特殊結構與均一性之材料。得到具 有奈米級孔洞的模板的方法有兩種，一為利用天然材料的結構，如礦石、黏 土、石棉和蛋白石等；另一方法為以人工合成方式。人工合成方式又可分成 有機及無機兩類，有機模板一般為高分子材料組成之高分子模板；無機模板 則為奈米中孔洞(mesopore)沸石、多孔矽(poroussilicon)[1-2]，與金屬氧化物 模板等。而在金屬氧化物模板中，陽極氧化鋁(anodic aluminium oxide；AAO) 利用其自我組構的特性成長孔洞，形成高密度堆積的六角形(hexagonal)孔洞 結構，為一種自我排列的奈米多孔性模板。它具有大小均一的孔洞，並且能 隨著需求而改變孔徑的大小，從數十至數百nm都可以達到[3]，並可形成大 面積的奈米孔洞陣列(nanopore arrays)，加上其簡單易做且價格低廉，因此廣 泛的被應用於成長奈米結構材料，同時具有高深寬比、大面積製程簡單的優 點，在成長奈米結構材料製程上，是許多人讚賞的原因。
而在各種模板技術的應用上，如何讓材料沉積到模板奈米孔洞內部是一 項重要的課題。本研究藉由改變不同的陽極處理條件製備出各種不同孔洞大 小的AAO模板，對後續沉積材料至奈米孔洞中有很大的幫助。[4-6]
另外，在電子電路中有很多元件應用在感應器及光學、電子元件或是積 體電路的內部連接線。所以本研究將利用多孔性陽極氧化鋁模板製備一維奈 米銅線及一維奈米銀線，在奈米結構材料的發展與應用上，能精確控制尺寸
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大小、生長方向，且具有周期性排列是必須面對的課題。一般成長規則排列 的奈米線有電鍍[7]、電泳法[8]、溶凝膠法[9]和熱液法[10]；而乾式法則大部 分以氣相沈積為主，也因為氣相沈積法的變化比較豐富且參雜濃度易控制，
受到越來越多人的高度使用，但成本卻是其大缺點。除了一連串複雜的黃 光、微影、蝕刻製程之外，模板技術便是達到此要求的捷徑之一。在本文章 中我們將報告如何藉著多孔氧化鋁模板法，利用低成本的電鍍法來置備一個 高深寬比、高密度的奈米線，讓銅及銀的原子在觸媒金屬內部由下而上的擴 散傳送現象且受AAO管壁侷限，可以產生大量自我對準(self-oriented)的奈米 銅線及奈米銀線，可以控制奈米線垂直的方向，並研究其成長的密度及速率。
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