壓電效應對氧化鋅家族之纖鋅礦材料的熱電性質之研究

Abstract

熱電效應(Thermoelectric effect)能將材料的溫度差將熱轉換成電能使用。而壓電效應除了能將機械能轉換成電力使用，利用壓電效應控制載子傳輸行為的「壓電電子學」(piezotronics)是近年來備受矚目的一門領域。其被廣泛的運用在光感、LED、甚至太陽能等能源領域的研究中。 本研究圍繞在具有壓電性的纖鋅礦家族半導體材料，分別為氧化鋅薄膜/奈米柱和氧化鋅鎂薄膜去研究壓電效應對熱電性質的影響。以ITO/PET具可饒性且導電性佳的材料作為基板。薄膜材料以濺鍍製程來製備;奈米柱則是利用水熱法分別成長了2小時、4小時和6小時三組參數的奈米柱，目的是為了觀察由材料薄膜到奈米柱型態過程中，壓電效應對熱電性質影響的漸進式變化。在完成了材料生長後，先進行表面形貌、晶體結構、組成成分以及微結構等材料分析。接著封裝成元件進行熱電性質測試，測試項目有室溫下I-V曲線、熱電壓輸出，並分別在無應變和施加不同應變下進行多次量測。 結果顯示壓電效應對熱電性質確實會有正面的影響，這些影響包含使Seebeck係數上升以及增加元件導電性。另外，本研究的元件設計也發現可以利用壓電效應控制載子通道來決定導電性，並依然讓元件維持在歐姆接觸的狀態。比起控制蕭基特能障高度(Schottky barrier height)來運作的設計，更適合被運用在直流奈米發電機。

Date of Award	2018 Aug 28
Original language	Chinese
Supervisor	Chuan-Pu Liu (Supervisor)