化學氣相沉積法成長氮化銦奈米線及其鋰離子電池負極材料應用

摘要

本論文主軸為氮化銦奈米線成長討論，並於末節討論氮化銦奈米結構應用於鋰電池負極的未來性。在製程氮化銦奈米線的實驗中，成?改良製程方式使用低製程成本的熱化學氣相沉積法的方式成長於矽(111)及不鏽鋼錠上，經由SEM分析顯示為無方向性散亂成長之一維奈米線，並同時存在堆疊的塔狀結構及帶狀結構，並能由高解析TEM分析，於高倍率影像中能觀察到因VLS機制而存在的球狀顆粒，並由擇區電子繞射結果顯示塔狀結構奈米線沿著[0002]方向成長而帶狀奈米線則是沿著[101 ?0]方向成長，於實驗中藉由改變製成溫度、工作壓力、氣體流量、催化劑厚度……等因素探討對氮化銦奈米結構純度、線密度的影響，以材料動力學探討造成其形貌差異之因素，製程的過程為VLS(vapor liquid solid))及SLS(solid liquid solid))機制的結合，故以SVLS(solid vapor liquid solid)機制稱之，於段落末段提出其成長地圖(growth map)。電性特性的量測利用電子束微影的方式進行單根量測，測量其導電率位於十的負四次方歐姆公分。 於末節的實驗中將成長於不鏽鋼錠極片上組成硬幣電池進行鋰電池充放電循環測試，探討一維及三維材料對循環測試造成的差異及氮化銦成為新一代負極材料的未來性，經由理論電容量的計算氮化銦的理論電容量高達1164 6 mAh/g，約為目前商用炭材的三倍，實驗中亦能達到886 mAh/g。 此次研究展示了一個新的製程概念，藉由預先蒸鍍的方式使得合金相的產生更為直接，並利用了VLS機制的低基板選擇性及氮化銦奈米線本質低的電阻率，展現出氮化銦成為高電容量的鋰二次電池負極材料的可行性。

獎項日期	2014 8月 1
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Chuan-Pu Liu (Supervisor)