由高解析TEM電子顯微鏡觀察碳管細微結構

奈米碳管的組成結構有兩種，分別為Single-walled nanotubes (SWNT)和Multi-walled nanotubes (MWNT)，

皆必須以人為操作利用各種不同方式來制作。奈米碳管的制程方式一般最常被使用的方法有電弧放電法、雷射氣化法、太陽能法及催化劑化學氣相沉積法四種方法。

近年來，制程方式仍持續(xù)被研究發(fā)展，如微波電漿化學氣相沉積法Microwave plasma enhanced chemical vapor deposition；MPE-CVD)

本實驗室以催化劑化學氣相沉積法，利用碳氫化合物氣體(CH4、H2)于高溫時，在催化劑表面產生熱分解，進而沉積成長出中空管狀結構奈米碳管。

研究目的在于探討反應溫度、氣體濃度組成、氣體流量及反應時間等制程參數條件對奈米碳管成長與特性之影響。

我們由實驗結果中發(fā)現在反應溫度1100℃與1200℃時，除了出現正常奈米碳管之外，也存在異常球狀結構的奈米碳管，長度均可達11μm以上。

不同的甲烷濃度，在相同的反應時間下，具有不同的奈米碳管直徑變化，根據奈米碳管直徑變化可計算出增厚速率。我們由TEM的繞射圖計算出(002)面的Lc值，

以便瞭解奈米碳管的結晶排列程度。因此由高解析TEM電子顯微鏡的Lattice image分析結果發(fā)現，相互平行碳層堆積排列的層數會隨碳管直徑變大而增加，

愈往碳管外側延伸，碳層排列規(guī)則愈散亂，造成碳管表面粗糙化。

A. 奈米碳管

奈米碳管方面包括快速成長制程之研發(fā)以及奈米碳管之相關應用。針對快速成長制程方面，我們于2004 年發(fā)表了以添加矽的鐵薄膜催化劑，于370℃下 成長準直排列之奈米碳管，其成長速率高達13μm/min。
得到的奈米碳管具有與高溫下低成長速率得到一樣好的結構。少了矽的添加成長溫度將超過650℃，
且其碳管的結構也不佳。近來，我們更進一步的發(fā)表了添加少量的鋁于含矽的鐵催化劑里，能更進一步的增加奈米碳管的成長速率。

另外，在制程上，我們最新的研究成果顯示出，藉由中斷式(非連續(xù)式)的成長方式，更可使成長速率增加到~30μm/min。除了針對快速成長奈米碳管的催化劑以及制程上的開發(fā)外，
我們也研究快速成長奈米碳管的成長機制。另外，針對碳管的應用，主要的研究方向為場發(fā)射、超級電容以及DMFC。

　

B. 氧化鋅

氧化鋅的研究方向主要為成長各種氧化鋅的奈米結構，其中包含奈米線、奈米墻、奈米薄膜等，同時也研究其在氣體感測器以及透明導電薄膜上之應用。在成長氧化鋅奈米結構中，

我們開發(fā)一個新穎的奈米結構制備方法，得以準確控制奈米結構之形貌（包含鋅奈米線/柱、奈米墻、奈米花）此制備方式完全與現有半導體技術相容，且可大量生產。

因此，以此新穎方式成長的成長機制也在研究成果之中探討。同時，我們也開發(fā)不同的方式制備氧化鋅奈米線，其中包括電紡織、化學氣相沉積等，而其目的主要為將獲得之氧化鋅奈米線進行氣體感測器之應用，所獲得之感測效率優(yōu)于文憲之報導。除此之外，主持人也針對氧化鋅薄膜在透明導電玻璃上的應用進行相關研究，其主要是以三明治結構，利用氧化鋅透明導電薄膜夾金屬薄膜，來提供高導電且穿透率高之電極使用。