真空電漿與化學溶液表面改質整合技術之超微奈米晶種開發與應用

本研究成功開發一種免除晶種團聚現象，且有自我對位（self-aligned）能力的晶種生長技術，在氧化物半導體及絕緣材料表面很緻密地沉積超微（2-4 nm）的金屬催化晶種。本技術主要是結合真空電漿與化學溶液表面改質，使上述基材表面依序產生強烈的親水性鍵結（M-OH）及被陰離子所終止之鍵結（M-O-）圖案，隨後吸附金屬鹽溶液之金屬陽離子（M2+或M+，例如Cu2+、Ni2+、Ag+等）再轉變為中性的超微奈米晶種。X光吸收光譜術（X-ray absorption spectroscopy, XAS）顯示，被M-O-終結鍵結表面所吸附之金屬陽離子會呈現「雙波峰」特徵，但經過適當還原處理後即轉變成為中性金屬態的之單波峰吸收模式。原子力顯微術（AFM）與穿透式電子顯微術（TEM）分析證實，不適當的真空電漿與化學溶液表面改質會使試片表面形成不良的陰離子性終結鍵結分布，並衍生吸附狀態不好的奈米晶種；適當的真空電漿與化學溶液表面改質方可促成均勻、緻密分布且不會團聚的2-4 nm超微奈米晶種，使其發揮催化、抑或觸媒之應用價值。此種超微奈米晶種可促成10-20 nm之無電鍍Co基二元／三元合金薄膜生成，同時亦可扮演氧化鎢（WO3）氣體感測薄膜之敏感劑（sensitizers），用以提高氣體之感測性能。