學位論文
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Item 鈣鈦礦與磁性金屬、二硫化鉬之介面特性分析(2022) 林子恩; Lin, Zih-En鈣鈦礦為新興太陽能電池材料，並且近年已有許多研究報導其光電性質[1,2]，但少有提及表面形貌。在先前研究中我們發現鈣鈦礦MAPbBr3無法在鐵鈀合金表面形成均勻且連續的薄膜，會呈現奈米柱狀結構並且有裸露的合金金屬層[9]。在本實驗中，我們發現以石墨烯層插層於鈣鈦礦與鐵磁層之間可使鈣鈦礦形成均勻連續薄膜。由原子力顯微鏡 (AFM) 剖面圖可觀察到：在鐵磁層表面粗糙度小於1 nm，在轉移石墨烯後約有 2 nm，在旋塗鈣鈦礦之後約有6 nm。在AFM形貌圖以及剖面圖可以看出鈣鈦礦於石墨烯上形成連續薄膜。此技術應用於元件製成可防止鈣鈦礦與金屬層的層間短路，使元件正常運作。二硫化鉬具有良好的載子遷移率，可作半導體材料，但仍有光吸收率相對不高的缺點[3]。鈣鈦礦/二硫化鉬異質結構具有較高光吸收率。但雖有許多關於鈣鈦礦/二硫化鉬結構光電性質的文章[4,5]，但對於鈣鈦礦在二硫化鉬上表面形貌的研究仍然缺乏。將鈣鈦礦旋塗於二硫化鉬上之後，在AFM形貌圖仍可分辨二硫化鉬的形狀，並且可見在二硫化鉬上的鈣鈦礦較基板上的緻密。在SEM圖的分析中，在二硫化鉬上的鈣鈦礦粒徑約在20 nm，在基板上約在30 nm。旋塗鈣鈦礦會造成二硫化鉬光致發光 (PL) 峰值的猝滅，並且造成峰值紅移。依文獻報導猝滅是因為鈣鈦礦到二硫化鉬的電荷轉移，紅移是因為二硫化鉬上量子點的n型摻雜效應[4]。形狀會影響二硫化鉬PL峰值。在旋塗鈣鈦礦後，缺角三角形二硫化鉬的PL峰值較三角形位移多，在3 ~12 nm區間，三角形的位移則在3 nm以內。在旋塗鈣鈦礦之後量測鈣鈦礦PL峰值位置，缺角三角形上的鈣鈦礦PL峰值比起三角形二硫化鉬藍移3 ~ 5 nm。文獻[52]中提及鈣鈦礦顆粒大小會影響PL峰值高低，我們推測可能由於三角形與缺角三角形上鈣鈦礦顆粒大小差異而影響PL峰值，但仍需進一步實驗確認。以450 nm藍光雷射照射鈣鈦礦/二硫化鉬結構，其中二硫化鉬從單層至6層，發現二硫化鉬PL峰值幾乎沒有變化，但峰值強度有減少的現象。Item 鈣鈦礦與鐵磁層交互作用與磁阻元件製作(2021) 吳柄村; Wu, Bing-Tsun在先前的研究中，我們發現在FePd薄膜上成長的MAPbBr3會是離散圓盤狀的鈣鈦礦，對於製作元件來說這會導致裸露的FePd薄膜讓電子直接短路，於是在本研究中我們利用了氧化鋁(AlOx)作為插層，在鈣鈦礦MAPbBr3與鐵磁層Co和Fe中間插入AlOx薄膜，成功成長出連續性且均勻的MAPbBr3薄膜，根據原子力顯微鏡顯示其粗糙度約為15 nm，磁光柯爾顯微鏡的結果也顯示出旋塗上MAPbBr3薄膜不會對下方鐵磁層磁性有所影響。在近期的研究顯示出CsPbBr3相對於MAPbBr3具有較高的熱穩定性，且我們發現CsPbBr3旋塗於金屬層上為連續均勻的薄膜。根據上述的結果，鈣鈦礦CsPbBr3可能具有高的應用潛力。因此我們對於CsPbBr3與鐵磁層的交互作用進行研究。我們在方格陣列Co薄膜厚度分別為6 nm、10 nm、12 nm與16 nm旋塗上CsPbBr3，此四種樣品在旋塗CsPbBr3前後的矯頑場均無改變，接著觀察到6 nm與10 nm樣品的矯頑場會隨著第一次雷射光照射的時間有逐漸降低的趨勢，其中10 nm的樣品在照射24分鐘後會量測不到磁性，然後在關閉雷射後放置一小時並再次照光30分鐘後，此時的矯頑場會提升至74.5 Oe，而12 nm與16 nm的樣品則有相反的現象，在雷射光照射下，樣品的矯頑場會隨著雷射照射時間有逐漸增加的趨勢，其中12 nm的樣品在照射28分鐘後會量測不到磁性，而在關閉雷射一段時間後矯頑場會提升至150 Oe，從結果也能發現當雷射光照射時，如果矯頑場有變化且磁性還能被量測到的樣品，在放置一段時間後，矯頑場並不會有回復的特性，根據原子力顯微鏡也能觀察到當給予兩次30分鐘的雷射照光時，粗糙度會從17.9 nm提升至22 nm與27.6 nm。因此，我們推測藍光雷射的照射會改變CsPbBr3的特性，同時也會改變下方的磁性金屬層。