含鉺氧化鋅奈米結構成長及量測分析

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

含鉺氧化鋅奈米結構成長及量測分析 研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 ： 個別型

計 畫 編 號 ： NSC 96-2112-M-011-003-

執 行 期 間 ： 96 年 08 月 01 日至 97 年 10 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學電子工程系

計 畫 主 持 人 ： 趙良君

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 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢

中 華 民 國 97 年 09 月 22 日

國科 國 科會 會專 專題 題研 研究 究計 計畫 畫成 成果 果報 報告 告撰 撰寫 寫格 格式 式

一、說明

國科會基於學術公開之立場，鼓勵一般專題研究計畫主持人發表其研究成 果，但主持人對於研究成果之內容應負完全責任。計畫內容及研究成果如涉及 專利或其他智慧財產權、違異現行醫藥衛生規範、影響公序良俗或政治社會安 定等顧慮者，應事先通知國科會不宜將所繳交之成果報告蒐錄於學門成果報告 彙編或公開查詢，以免造成無謂之困擾。另外，各學門在製作成果報告彙編時，

將直接使用主持人提供的成果報告，因此主持人在繳交報告之前，應對內容詳 細校對，以確定其正確性。

本格式說明僅為統一成果報告之格式，以供撰寫之參考，並非限制研究成 果之呈現方式。精簡報告之篇幅（不含封面之頁數）以 4 至 10 頁為原則，完整 報告之篇幅則不限制頁數。

成果報告繳交之期限及種類（精簡報告、完整報告或期中報告等） ，應依本 會補助專題研究計畫作業要點及專題研究計畫經費核定清單之規定辦理。

二、內容格式：依序為封面、中英文摘要、目錄（精簡報告得省略） 、報告內容、參 考文獻、計畫成果自評、可供推廣之研發成果資料表、附錄。

(一)報告封面：請至本會網站（ http：//www.nsc.gov.tw ）下載製作（格式如附件一） 。 (二)中、英文摘要及關鍵詞(keywords)。

(三)報告內容：請包括前言、研究目的、文獻探討、研究方法、結果與討論（含 結論與建議）…等。若該計畫已有論文發表者，可以 A4 紙影印，作為成果 報告內容或附錄，並請註明發表刊物名稱、卷期及出版日期。若有與執行 本計畫相關之著作、專利、技術報告、或學生畢業論文等，請在參考文獻 內註明之，俾可供進一步查考。

(四)頁碼編寫：請對摘要及目錄部分用羅馬字 I 、II、 III……標在每頁下方中 央；報告內容至附錄部分請以阿拉伯數字 1.2.3.……順序標在每頁下方中央。

(五)附表及附圖可列在文中或參考文獻之後，各表、圖請說明內容。

(六)計畫成果自評部份，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、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。

(七)可供推廣之研發成果資料表：凡研究性質屬 應用研究 及 技術發展 之計畫，

請依本會提供之表格（如附件二） ，每項研發成果填寫一份。

三、計畫中獲補助國外或大陸地區差旅費、出席國際學術會議差旅費或國際合作研 究計畫差旅費者，須依規定撰寫心得報告，以附件方式併同成果報告繳交，並 請於成果報告封面註記。

四、打字編印注意事項 1. 用紙

使用 A4 紙，即長 29.7 公分，寬 21 公分。

2. 格式

中文打字規格為每行繕打（行間不另留間距） ，英文打字規格為 Single Space。

3. 字體

報告之正文以中英文撰寫均可。在字體之使用方面，英文使用 Times New

Roman Font，中文使用標楷體，字體大小請以 12 號為主。

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 ▓ 成 果 報 告

□期中進度報告 含鉺氧化鋅奈米結構成長及量測分析

計畫類別：▓ 個別型計畫 □ 整合型計畫 計畫編號：NSC96－2112－M－011－003－

執行期間：96 年 08 月 01 日至 97 年 07 月 31 日

計畫主持人：趙良君 共同主持人：

計畫參與人員： 廖重期、蔡富傑、李俊緯、張仲文、蔡東逸、謝孟耘

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：▓精簡報告 □完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

▓出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、

列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

▓涉及專利或其他智慧財產權，□一年▓二年後可公開查詢 執行單位：國立台灣科技大學電子工程系

中 華 民 國 97 年 09 月 17 日

附件一

(二) 中文摘要及關鍵詞

本計畫探討由離子佈植與熱氧化的方式在鋅箔上成長氧化鋅奈米針結構之特性。改變 不同離子佈植以及佈植時間的不同，探討其表面結構、場發射以及發光特性。實驗分析結 果顯示，氧化鋅奈米針的成長方向與鋅箔基板的晶粒方向有關係。而氧離子佈植 60 分鐘熱 氧化成長的氧化鋅奈米針場發射特性優於其他條件下成長的奈米針。經由能量散佈 x 光分 析儀發現藉由氧離子佈植成長的氧化鋅奈米針尖其成分比擁有過多的鋅，藉由氮離子佈植 成長的氧化鋅奈米針尖其成分比卻擁有過多的氧，造成成分比不同的原因可能是離子佈植 在鋅箔上形成不同程度的孔隙。另外從光激發光量測中，經由氧離子佈植 60 分鐘熱氧化成 長的氧化鋅奈米針其近能隙發光來自於束縛於缺陷的激子。

關鍵字: 氧化鋅、奈米結構、離子佈植

(二) 英文摘要及關鍵詞

In this study, ZnO nanoneedles were successfully fabricated by ion implantation and thermal oxidation on zinc foils. Field emission and photoluminescence properties of ZnO nananeedles prepared at various ion implantation conditions were compared. Our results indicate that the orientations of ZnO nanoneedles are dependent on the crystallographic grain orientations of the zinc foil substrate. The field emission properties of ZnO nanoneedle prepared with oxygen implantation for 60 minute are superior than that prepared by nitrogen implantation. Energy dispersive x-ray spectroscopy analysis indicates that ZnO nanoneedles prepared by oxygen implantation contain excess zinc, while those prepared by nitrogen implantation contain excess oxygen. The difference in stoichiometry is probably due to different degrees of porosity of the zinc foil after ion implantation. Photoluminescence study results show that the near-band-edge emission of ZnO nanoneedles prepared by oxygen implantation for 60 minute is centered at

~3.344 eV, which is due to annihilation of excitons bound to structural defects.

Keywords: ZnO, nanostructures, ion implantation

(三)報告內容：請包括前言、研究目的、文獻探討、研究方法、結果與討論 前言:

奈米結構的材料因為有異於塊材的聲、光、電、磁、化學和機械性質，因此引起科學 家熱烈的研究，而奈米結構的半導體材料最常被應用在化學和生物感測器[1, 2]、光電裝置 [3– 5]以及平面顯示器[6]。特別是一維的奈米結構，例如：奈米管、奈米線、奈米柱等等，

由於這些結構有很高的深寬比(High aspect ratio)，所以常被考慮當作場發射電子元件，例 如：場發射平面顯示器(Field emission display)、電子顯微鏡，都需要場發射電子源，研究場 發射電子元件也就格外的重要。

近年來研究場發射元件特性最熱門的材料除了奈米碳管外，氧化鋅也擁有場發射特性 的另外一個熱門材料，氧化鋅本身不具毒性、化學性質穩定、很高的熱穩定性、高機械強 度、材料便宜等諸多優點[7-9]。其一維奈米結構除了應用在場發射元件外，甚至可以在室 溫下便具有雷射發光(lasing)的特性[10]可應用在發光二極體及紫外光雷射等發光元件。

此計畫成長的氧化鋅奈米針尖結構(Zinc oxide nanoneedles structure)是成長在鋅箔(Zinc foil)上，然後利用離子佈植後熱氧化的方式成長針尖結構，製備過程簡單，且所使用的離 子源具有低成本、架構簡單與維修簡易迅速等優點，其他優點如所使用的材料不具毒性，

不需催化劑等，另外在鋅箔上成長氧化鋅奈米結構除了可降低起始電場也提供良好的電性 接觸。

研究目的:

以離子佈植及熱氧化，在鋅箔上製成氧化鋅奈米等級針狀結構。鋅箔本身的良好導電 特性可做為接觸電極，而針狀氧化鋅可做為場發射電子源。此架構無需使用任何化學藥品，

不會對環境產生污染，且奈米針的密度可藉由離子佈值條件而控制。

文獻探討:

由於氧化鋅這個半導體材料其優異的性質，使的近幾年許多的研究團隊紛紛投入研

究，尤其是氧化鋅一維奈米結構應用於場發射這個領域，早在 1972 年 R. Leysen 等研究人

員[11]已經開始研究氧化鋅的場發射特性，但由於氧化鋅場發射特性在早期並沒有很明顯的

應用，以至於在近幾年因為平面顯示器迅速發展的關係才開始又被人們所重視。根據場發

射理論[12]，我們知道影響場發射特性的因素主要有材料結構的幾何形狀、材料本身的功函

數以及材料結構的間距，L. M. Li 等人[13]提到在一維氧化鋅奈米結構幾何形狀中，桿狀(rod) 的氧化鋅奈米結構場發射特性優於線狀(wire)、鉛筆狀(pencil)以及管狀(tube)的奈米結構。

但 S. H. Jo 等人[14]發表的文獻中，他們成長出的氧化鋅奈米線臨界電場約 0.7 V/m 就可達 到 1 mA/cm

，似乎是目前在氧化鋅奈米結構中場發射特性最好的結果。也有研究人員試著 降低氧化鋅奈米結構的功函數，C. X. Xu 等人[15]以及 Y. Huang 等人[16]藉由參雜鎵(Ga)與 銦(In)成功的降低氧化鋅的功函數，也證明確實有改善場發射特性。而影響場發射特性三個 重要因素中，材料結構間距是最難控制的，由於無法精準的控制材料結構單根與單根的間 距，因此 Q. Ahsanulhaq [17]等人利用電子束微影技術(Electron-beam lithography)將氧化鋅奈 米結構分成區塊，微影技術可以精準的控制區塊與區塊間的距離，進而找出最佳的場發射 值，也利於應用在場發射元件。

研究方法:

鋅箔經過離子束轟擊後並熱氧化，以長出氧化鋅奈米針尖，以及鋅箔經過離子束轟擊 後再經過氧、氮離子佈植熱氧化成長的氧化鋅奈米針尖，然後利用 FE-SEM 分析氧化鋅奈 米針尖的形貌、結構與成長方向，再由場發射量測不同參數下的氧化鋅奈米針尖有何不同 的場發射特性。

結果與討論:

將經過 10 keV 氬離子束照射(未佈植)過的鋅箔在大氣下 380˚C 熱氧化 3 小時的結果呈

現於圖 1a，從圖 1a 可看到有非常多的晶粒，在這些晶粒中，某些晶粒會呈現出白色較亮的

地方，某些晶粒則會呈現出灰色較暗的地方，白色較亮的顏色晶粒代表的是有成長氧化鋅

奈米針尖的區域，灰色較暗的顏色晶粒代表的是成長分佈比較稀疏或者是沒有成長氧化鋅

奈米針尖，圖 1b 代表的是三顆晶粒交界的地方，可以發現在圖中右下方的晶粒幾乎沒有成

長氧化鋅奈米針尖，反而其他兩顆晶粒都有成長氧化鋅奈米針尖，推測有可能是原本鋅箔

基板晶粒的方向會影響氧化鋅奈米針尖成長的結果。在圖 1b 右上方的小圖是某顆晶粒上的

氧化鋅針尖結構，每一根針尖的長度約 0.2 ~ 1 m 不等。圖 2a、2b 是 10 keV 氬離子束照

射再經過氧離子(2a)及氮離子(2b)佈植 30 min 後熱氧化的 FE-SEM 影像，比較圖 2a、2b 與

圖 1b 後發現經過氧離子或氮離子佈植後的氧化鋅奈米針尖在單一顆晶粒上的分佈會更緻

密，針尖數量也明顯的增多。

圖 1 氬離子束照射(未佈植)後熱氧化後FE-SEM圖

圖 2 經過氧離子(a)及氮離子(b)佈植30 min熱氧化後FE-SEM圖

從圖3明顯的看到經過氧離子佈植場發射特性優於氮離子佈植及未佈植的氧化鋅奈米

針尖，推測是因為經過氧離子佈植成長的氧化鋅奈米針尖其部分氧化不完全，從能量散佈

分析儀(EDS)的結果可知鋅原子在氧離子佈植成長的氧化鋅奈米針尖中所佔的比例大於氧

原子，而多於的鋅原子我們推論可能形成在導電帶下30 meV 的淺層施子能階(Shallow

donor state)，所以會有比較多的電子射出，以至於場發射特性優於其他條件下成長的氧化

鋅奈米針尖。

圖3 氧化鋅奈米針場發射特性

參考文獻

[ 1] J . Kong, N. R. Fr a nkl i n, C. Zhou, M. G. Cha pl i ne , S. Pe ng, K. Cho, a nd H. Da i , “ Na not ube Mol e c ul a r Wi r e s a s Chemi c a l Se ns or s ” , Sc i e nce , Vol . 287, pp. 622-625, 2000.

[2] Y. Cui, Q. We i , H. pa r k, a nd C. M. Li e ber , “Na nowi r e Na nos e ns or s f or Hi ghl y Se ns i t i ve a nd Se l e c t i ve De t ec t i on of Bi ol ogi ca l a nd Che mi cal Spe c i e s ” , Sc i e nc e , Vol . 293, pp. 1289-1292, 2001.

[3] M. H. Huang, S. Mao, H. Feick, H. Yan, Y. Wu, H. Kind, E. Weber, R. Russo, and P. Yang,

“ Room-Te mpe r a t ur e Ul t r a vi ol e t Na nowi r e Na nol as e r s ” , Sc i e nce , Vol . 292, pp. 1897-1899, 2001.

[ 4] X. Dua n, Y. Hua ng, R. Agar wa l , a nd C. M. Li e ber , “ Si ngl e -nanowire electrically driven l a s e r s ” , Na t ur e , Vol . 421, pp. 241-245, 2003.

[5] S. J. Tans, A. R. M. Ve r s c hue r e n, a nd C. Dekke r , “ Room-temperature transistor based on a s i ngl e ca r bon na not ube ” , Na t ur e , Vol . 393, pp. 49-52, 1998.

[6] W. B. Choi, D. S. Chung, J. H. Kang, H. Y. Kim, Y. W. Jin, I. T. Han, Y. H. Lee, J. E. Jung, N.

S. Lee, G. S. Park, a nd J . M. Ki m, “Ful l y s ea l e d hi gh-brightness carbon-nanotube field-emission di s pl ay” , Appl . Phys . Let t . , Vol . 75, pp. 3129-3131, 1999.

[7] Y. Q. Changa, Xi. H. Chen, H. Z. Zhang, W. J. Qiang, and Y. Long,“Field emission from randomly oriented ZnO nanowir e s ” , J . Va c . Sc i . Te c hnol . B, Vol . 25, pp. 1249-1252, 2007.

[ 8] X. Wa ng, J . Zhou, C. La o, J . Song, N. Xu, a nd Z. L. Wa ng, ” I n Si t u Fi e l d Emi s s i on of Density-Co nt r ol l e d ZnO Na nowi r e Ar r ays ” , Adv . Ma t e r . , Vol . 19, pp. 1627-1631, 2007.

[9] Z. Z. Ye, F. Yan g, Y. F. Lu, M. J . Zhi , H. P. Tang, a nd L. P. Zhu, “ZnO na nor ods wi t h di f f er e nt mor phol ogi e s a nd t he i r f i e l d e mi s s i on pr ope r t i e s ”, Sol i d St a t e Commun. , Vol . 142, pp. 425-428, 2007.

[ 10] H. D. Li , S. F. Yu, A. P. Abi ya s a , C. Yue n, S. P. La u, H. Y. Ya ng, a nd E. S. P. Le ong, “ St r a i n de pe nde nc e of l a s i ng mec ha ni s ms i n ZnO e pi l ayer s ” , Appl . Phys . Le t t . , Vol . 86, pp. 1-3, 2005.

[11] R. Leys e n, H. va n Hove , J . Ma r i e n a nd J . Loos ve l dt , “Fi e l d emission and surface states on ZnO ( 0001) ” , physica status solidi (A) Applied Research, Vol. 11, pp. 539-544, 1972.

[12] R. H. Fowl e r a nd L. W. Nor dhe i m, “ El e c t r on Emi s s i on i n I nt e ns e El e c t r i c Fi e l ds ” , Pr oc . R.

Soc. London A., Vol. 119, pp. 173-181, 1928.

[13] L. M. Li , Z. F. Du, C. C. Li , J . Zha ng a nd T. H. Wa ng, “ Ul t r a l ow t hr e s hol d f i e l d e mi s s i on f r om ZnO na nor od ar r ays gr own on ZnO f i l m a t l ow t e mpe r a t ur e” , Nanot e c hnol ogy , Vol . 18, Article number 355606, 2007.

[14] S. H. Jo, D. Banerjee, and Z. F. Ren, “Fi e l d e mi s s i on of zi nc oxi de na nowi r e s gr own on c a r bon c l ot h” , Appl . Phys . Le t t . , Vol . 85, pp. 1407-1409, 2004.

[15] C. X. Xu, X. W. Sun a nd B. J . Che n, “ Fi e l d e mi s s i on f r om ga l l i um-doped zinc oxide na nof i be r a r r ay” , Appl . Phys . Le t t . , Vol . 84, pp. 1540-1542, 2004.

[16] Y. Hua ng, Y. Zha ng, Y. Gu, X. Ba i , J . Qi , Q. Li a o a nd J . Li u, “ Fi e l d Emi s s i on of a Si ngl e In-Do pe d ZnO Na nowi r e” , J . Phys . Che m. , Vol . 111, pp. 9039-9043, 2007.

[17] Q. Ahs a nul ha q, J . H. Ki m a nd Y. B. Ha hn, “ Cont r ol l e d s e l e c t i ve gr owt h of ZnO nanorod a r r ays a nd t he i r f i e l d emi s s i on pr ope r t i e s ” , Nanot e c hnol ogy , Vol . 18, Ar t i c l e number 485307, 2007.

本計畫所發表期刊論文

[1] L. C. Cha o, M. Y. Hs i e h a nd S. H. Ya ng “ Ef f e c t of c ar r i e r ga s s pe c i e s a nd f l ow r a t e s on t he properties of ZnO thin films prepared by c he mi c a l va por de pos i t i on us i ng zi nc a c e t a t e de hydr a t e”

Appl. Surf. Sci. 2008.

[2] L. C. Cha o, F. C. Ts a i a nd J . C. Su “I mpr ove me nt of phot on e xt r a c t i on e f f i c i e ncy of I nGaN LEDs ut i l i zi ng t e xt ur e d ZnO l ayer de pos i t e d by e l e c t r os pr ay de pos i t i on” Ma t erials Science in Semiconductor Processing 2008.

[3] L. C. Cha o, J . W. Lee a nd C. C. Li a u “ZnO na none e dl e s pr e pa r e d by i on i mpl a nt a t i on a nd t he r ma l oxi da t i on on me t a l l i c zi nc f oi l s ” J . Phys . D: Appl . Phys . 41 ( 2008) 115405.

[4] L. C. Chao, H. T. Hu, S. H. Ya ng a nd Y. C. Fa n “Ef f e c t of a nnea l i ng on t he pr ope r t i e s of ( 100) ZnO f i l ms pr e pa r e d by c he mi c a l va por de pos i t i on ut i l i z i ng zi nc a c e t a t e di hydr a t e ” Thi n Solid Films 516 (2008) 6305-6309.

[5] L. C. Cha o, C. C. Li a u, J . W. Lee a nd F. C. Ts a i “ Fa br i cation of zinc nanotip arrays by ion be a m s put t e r i ng” J . Va c . Sc i . Te c h. B 25 ( 2007) 2168-2170.

本計畫所發表學生論文

蔡東逸 “以離子束濺鍍法沈積氧化鋅薄膜之特性研究”

張仲文 “以離子束濺鍍法製備摻鉺氧化鋅薄膜特性分析”

李俊緯 “利用離子佈植製成氧化鋅奈米結構”

謝孟耘 “載氣種類及溫度對化學氣相沉積氧化鋅薄膜特性影響”

計畫成果自評

此計畫成功研發以離子束佈植及熱氧化製成氧化鋅奈米針，並得到優良場發射特性，

完成計畫中氧化鋅奈米結構的製造，將在後續計畫繼續完成將鉺摻入氧化鋅奈米結構。此

計畫共發表五篇 SCI 論文，並提出兩項專利申請，共培育四為碩士畢業生，學生畢業後皆

任職於半導體光電相關產業。原計畫為三年計畫，已達成整體成果與原計畫第一年預期成

果相符、達成預期目標。

可供推廣之研發成果資料表

▓ 可申請專利 □ 可技術移轉

國科會補助計畫

計畫名稱：含鉺氧化鋅奈米結構成長及量測分析 計畫主持人：趙良君

計畫編號：NSC96－2112－M－011－003－學門領域：光電物理

技術/創作名稱 奈米細針製造方法及使用該方法製得的奈米針狀結構

發明人/創作人 趙良君、廖重期、李俊緯 中文：

本發明揭露一種奈米細針的製造方法。利用毛細式離子束乾式蝕刻 在箔片上製成奈米針狀結構，並可藉由調整離子束能量與離子束電 流密度來控制奈米細針的高寬比與密度。所製得之奈米細針可達尖 端半徑小於 10 nm，高寬比介於 25 至 30。藉由控制箔片的溫度，

可以改變奈米細針的頂角。若以離子佈植將氧或氮植入經離子束拋 光的箔片中，可以改善奈米細針密度及場發射特性。本發明並以熱 氧化法製作氧化物奈米細針。例如，將經離子束拋光之箔片置於一 熱氧化爐加熱，使箔片上之奈米細針氧化。結果顯示經離子佈植之 氧化物奈米針狀結構有較佳的場發射特性。

技術說明 ^英文：

A method to produce nanotips is disclosed. Nanotip arrays can be fabricated on foils by capillaritron ion source dry etching. Nanopin aspect ration and the density of nanopins are controlled by adjusting the energy and the current density of ion beam. Nanotip end radius less than 10 nm and aspect ration between 25 to 30 can be achieved. The tip angle of nanopin is altered by controlling the temperature of the foils.

When preparing nanopins on ion beam polished foils, the density of nanopins and field emission property may enhanced by oxygen or nitrogen ion beam implantation. In the present invention, oxide nanopins are fabricated by utilizing thermal oxidation. For example, ion beam polished foil is placed in a hot stove to oxidize nanopins. It shows that oxide nanotip arrays implanted with ion beam have better field emission property.

可利用之產業 及

可開發之產品

平面顯示器

技術特點

本發明係關於一種奈米細針製造方法，特別係有關一種運用離子佈 植法製造奈米細針的方法。，可應用於冷陰極場發射源，產品化方 面可作為場發射平面顯示器之發射源。

附件二

推廣及運用的價值

平面顯示器相關產業

※ 1.每項研發成果請填寫一式二份，一份隨成果報告送繳本會，一份送 貴單位 研發成果推廣單位（如技術移轉中心） 。

※ 2.本項研發成果若尚未申請專利，請勿揭露可申請專利之主要內容。

※ 3.本表若不敷使用，請自行影印使用。

1

出席國際學術會議心得報告

計畫編號

計畫名稱 含鉺氧化鋅奈米結構成長及量測分析 出國人員姓名

服務機關及職稱 趙良君/台灣科技大學電子工程系助理教授 會議時間地點 Portland, OR, USA, May 27-30, 2008

會議名稱 Electron, Ion, Photon Beam Nanofabrication (EIPBN)

發表論文題目 ZnO nanostructures grown on zinc nanocones by thermal oxidation

一、參加會議經過

職等於 5/26 抵達美國奧勒岡洲首府波特蘭市，參與第 52 屆 EIPBN 年會。EIPBN 會 議每年分別在美國東西岸舉行，職等第一次參加 EIPBN 會議為 1998 年。此會議由 IEEE, OSA 及 AVS 主辦，會議主軸在於以離子束、電子束及光子(EUV, DUV, X-ray)之奈米製成 技術。此次與會研究人員共來自 25 個不同國家，主要研討議題有奈米壓印，奈米光電/

生物元件，電子束曝光及微機電技術等。來自台灣的學者所發表的論文有台灣大學及成

功大學的 ” Us i ng Col l oi da l Li t hogr a phy To Fa br i c a t e Se mi t r a ns pa r e nt Me t a l Anode s I n

Or ga ni c Sol ar Ce l l s ” ， 台灣大學及工研院的”La r ge-Area Microlens Arrays Fabricated By

Integrated Gas-Assisted UV-Curing Embossing With UV-LED Array La mp” ， 中央研究院台

灣大學的” Ga s Fi e l d I on Sour c e Fr om An I r / W<111> Si ngl e -Atom Tip” ， 台灣大學/交通大

學及中山醫科大學的” 3D Ma s k Topogr a phi c Ef f ec t s I n EUV Li ghot r aphy”， 台灣大學

的 ” Abbe -SVD: Compac t Abbe ’ s Ke r ne l Ge ner a t i on For Mi c r ol i t hogr a phy Ae r i a l I mage

Simulation Using Singular-Value Dec ompos i t i on Me t hod” ， 台灣大學的”Di f f us e r s Wi t h Bot h

Surface-Relief And Particle-Diffusion Functions Fabricated Using Hybrid Extrusion Roller

Embos s i ng” ， 台灣大學與 NDL 的” Us i ng Reve r s a l I mpr i nt Li t hogr a phy To Pa t t e r n Te xt ur e d

Metal Films For Surface Plasmonic Device Appl i c a t i ons ” 以及職等所發表的”ZnO Na nowi r e s

Grown On Cone-Sh a pe d Zi nc Na nos t r uc t ur e s By The r ma l Oxi da t i on” 。會議於 5/30 結束，職

等於 6/1 返抵台北。

2

二、與會心得

會議中有來自加州理工學院的 Harry A. Atwater 探討高效能光電轉換的奈米結構。

H. A. Atwater 提及由於全世界對再生能源的重要性的認知及高度的需求，以期緩和碳排 放量並減緩溫室效應。目前其市場之成長和投資量不斷的攀升，如在光電池設計和製造 方面，其最重要的衡量標准是每瓦特 PV 所產生的電所需費用。當太陽能電池能像一般 半導體元件而製成積體電路時，其加工成本必須是低於微電子積體電路幾個數量級，如 此才能為市場所接受。H. A. Water 在會議中談論幾種方法可有效改善薄膜太陽能電池效 率，其材料的選擇為地球豐富的材料，方法包括基於 nanowire 的太陽能電池和利用 plasmonic 以改善光的吸收等。

與會學者尚有來自 KLA-Tencor 的 Paul Petric。P. Petric 談及如何利用反射式電子束 曝光系統以達到高速無光罩電子束直接描繪(Reflective Electron Beam Lithography,

REBL)，目標是每小時數片，而線寬為 45nm。由於單一電子束直接描繪速度過慢，無法 達到量產的目的，只能用於描繪光罩，先前 Etec System 曾嘗試使用單一聚焦光學系統來 聚焦多束電子束。REBL 技術利用一反射 IC 板(二維)，將電壓施於 IC 板上之 pixel，可 選擇性的反射電子束，以達成二維曝光增加產量的目的，預計五年後可以推出機台。

會議中與馬利蘭大學 Prof. Melngailis 討論在高解析聚焦離子束方面可能合作議題，

此外來自 University of Jena 的德國學者對我們目前研究的金屬奈米等級細針有深入的討

論，職等於大會中發表一篇壁報論文，茲將論文附於報告後。此篇論文探討在鋅奈米結

構上以熱氧化成長氧化鋅奈米結構。鋅奈米結構的製成是以離子束轟擊鋅箔，發現在不

同溫度下錐狀奈米結構其高寬比有非常大的變化，若鋅鉑溫度維持在室溫，則高寬比約

為 3，若以離子束 in-situ 加熱，則高寬比可達 25。經熱氧化後，在錐狀鋅奈米結構上長

出針狀及柳葉狀氧化鋅奈米結構，TEM 分析氧化鋅奈米結構的成長方向為[110]。此一方

法可以不需使用任何化學藥品而成長氧化鋅奈米結構，可應用於場發射平面顯示器。

3

4

5