硫醇單分子層修飾蕭特基式氮氧化物感測器之研製

摘要

本研究係以雙硫醇單分子層修飾金/磷化銦鎵(Au/InGaP)蕭特基二極體作為氮氧化物(NOX)之氣體感測器。實驗中，首先製作金/磷化銦鎵蕭特基二極體，再以含浸法將雙硫醇單分子層(簡稱SAM)修飾於金膜表面，並以此元件進行氮氧化物感測特性之探討。 文中改變雙硫醇碳數及含浸時間來選擇最適之SAM製備條件；另外，改變NOx濃度、溫度及氣體種類等操作變因來探討元件對NOx感測特性，如:靈敏度、選擇性、響應及回復速率等性質之影響。為測定雙硫醇分子在金膜上之吸附量，以循環伏安法來加以分析。 由實驗結果可知，當雙硫醇之碳數3~10間時，雙硫醇分子在金膜上之吸附量亦增加，故元件對NOx感測靈敏度亦隨之增加；但當碳數大於10時，雙硫醇在金膜上之吸附量反而減少，導致元件對NOx之感測靈敏度亦隨之下降。換言之，癸二硫醇(碳數10)為最佳之修飾劑。另外，由含浸時間探討顯示，當含浸時間增加時，SAM量增加，所得元件之感測靈敏度亦隨之增加，當含浸時間為60小時，元件呈現最佳之感測特性，在30℃，100 ppm下，元件對NO2之感測靈敏度為19 9，響應時間為10 7s，回復時間為27 0s；NO之感測靈敏度為8 7，響應時間為16 9s，回復時間為43 1s。 以癸二硫醇修飾Au/InGaP元件進行操作變因之探討時，發現元件對NOx之感測靈敏度隨濃度增加而增大，但隨溫度之升高而降低，即在30℃為最佳之感測溫度。以乙醇、二氧化碳、一氧化碳、甲醇、甲醛、氫氣、氨氣等氣體來進行選擇性之探討，發現元件對一氧化碳、甲醇、甲醛、氫氣、氨氣無響應，而對乙醇、二氧化碳呈現極佳之選擇性。進一步以吸附動力模式來描述元件對NOx之感測行為。結果發現暫態感測動力符合一階吸附模式，且在穩態下，感測靈敏度與濃度之關係符合Langmuir模式。

獎項日期	2018 8月 23
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Huey-Ing Chen (Supervisor)