二氧化錫奈米線場效電晶體- 單根奈米線之分子光誘導電流偵測

Abstract

本論文研究二氧化錫單根奈米線場效電晶體，藉著染料分子吸附在奈米線表面，觀察奈米線場效電晶體受到染料分子吸收各種波長光所產生的光誘導電流。在單根的二氧化錫單晶奈米線表面有染料分子吸附下，探討光誘導電流的產生機制。 首先，合成二氧化錫奈米線選擇的方法是熱揮發化學氣相沉積法(thermal evaporation- chemical vapor deposition) ，藉著碳扮演還原二氧化錫與金奈米顆粒扮演催化粒子，成功合成出大量且乾淨的二氧化錫奈米線。透過SEM、EDS、HRTEM、ED pattern、XRD等，對合成奈米線產物的特性加以分析，清楚顯示二氧化錫奈米線確切的原子比例，單晶，直徑20∼120奈米間，長度至少有十幾微米長。 接著，利用電子蝕刻法和熱蒸鍍等方法，將二氧化錫奈米線製成奈米線場效電晶體元件，觀察單根二氧化錫奈米線的電性。此外，藉著吸附一些分子在奈米線表面，分子會對各種波長的光吸收，使得分子上的電子從最高填滿分子軌域(HOMO)被激發到最低未填滿分子軌域(LUMO)，再轉移到二氧化錫奈米線上，觀察奈米線導電度會隨著不同照光波長的改變而有所變化。本論文選用fluorescein 27 、zinc- phthalocyanine和葉綠素分子(chlorophyll a)研究其光誘導電流圖譜。最後，透過閘極電壓的改變，調控二氧化錫的價帶和導帶向上或向下移動，此時監測 fluorescein放光強度變化，由此可以確定分子光電流圖譜是藉著電子轉移機制所貢獻的。本論文已經成功的運用二氧化錫奈米線場效電晶體當作分子光電流圖譜工具，有別於以往奈米線場效電晶體當作生物感測器，對奈米場效電晶體開拓了一個嶄新的領域。