本次實驗以NaCl (001)單晶做為基材，靶材為氧化鋅靶，生成a面(11-20)氧化鋅奈米薄膜。用離子束濺鍍法成長的奈米薄膜做為緩衝層，然後以電漿濺鍍做為增厚薄膜的方法。部分試片進行不同溫度及時間之大氣熱處理，部分試片改變成長時氣體的比例，接著利用穿透式電子顯微鏡及微光致螢光光譜儀做為分析薄膜性質。
實驗結果，成長(11-20)薄膜的條件較為嚴苛常易於轉成無磊晶關係之電子繞射環，最後我們得到在基板溫度400 ℃、濺鍍時間1 小時、Ar/O2=1.5，能成長出最好的(11-20)氧化鋅薄膜。
在微光致螢光光譜的結果，可知在薄膜中有鋅的空缺產生，可能原因為氧原子的過多。而發現在經過填充氮氣的熱處理中，鋅的空缺大幅的降低，表示氮氣能讓薄膜內的氧原子減少或是取代氧原子的位置。

This experiment use NaCl (001) single crystal as substrate, and the target is zinc oxide, to generate a-plane (112 ‾0) zinc oxide nanothim. The nanofilm is used as a buffer layer generating by Ion Beam Sputtering, and then increasing the thickness by Plasma sputtering. Part of specimens to proceed atmospheric heat treatment with different temperature and time, and part of specimens to change the ratio of the gas when the thin film is growth, then use of Transmission electron microscopy (TEM) and Photoluminescence (PL) as the analysis of film properties.
The results of experiment, show that (112 ‾0) plane have more stringent conditions when generate of thin film, and easy to become the ring of electron diffraction with no-epitaxy .But finally we get a data what can generate a well a-plane ZnO thin film, the substrate temperature of 400 ° C, the sputtering time of 1 hour, Ar/O2 = 1.5.
From the results of Photoluminescence, we find that there are zinc vacancies in ZnO thin film, probably there are too many oxygen atoms. While the heat treatment in nitrogen, zinc vacancies are reduced rapidly. Indicating that oxygen atoms within the film are reduced by nitrogen atoms or replace the position of the oxygen atoms.

目錄
1.論文審定書………………………………….i
2.中文摘要…………………………………… ii
3.英文摘要………………………………….…iii

1.前言………………………………….…..............1
2.理論基礎與文獻回顧…………………...............1
2.1氧化鋅介紹………………………………….…1
2.1.1氧化鋅的結構與性質……………………….1
2.1.2 氧化鋅的光學性質…………………………2
2.1.3 氧化鋅的電學性質…………………………2
2.1.4 氧化鋅的晶面特質…………………………3
2.2 薄膜介紹…………………………………...…3
2.2.1 薄膜沉積理論………………………………3
2.2.2 薄膜微結構的Thorton 模型…………….…4
2.3 文獻回顧…………………………………...…5
3.實驗儀器與步驟……………………………..…8
3.1 實驗大綱………………………………..….…8
3.2 實驗原料…………………………………...…8
3.3 實驗流程………………………………..….…9
3.4實驗步驟………………………………..….…10
3.4.1 鍍膜步驟…………………………..…….…10
3.4.2 試片分析………………………………...…11
3.5 實驗儀器介紹……………………….…….…11
3.5.1 離子束濺鍍（Ion Beam Sputtering）.…11
3.5.2 熱蒸鍍系統 (Thermal Evaporation)….…12
3.5.3 電漿濺鍍 (Plasma Sputtering)…….……12
3.5.4 掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope，SEM)……………………….….…13
3.5.5 光致螢光光譜儀 (Photoluminescence，PL)……………………13
3.5.6 穿透式電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy，TEM)…………………..……….…13
4.結果與討論………………………………….…13
4.1 離子束濺鍍…………………….………….…14
4.2 熱蒸鍍系統………………….…………….…14
4.3 電漿濺鍍…………………….…………….…15
4.3.1濺鍍溫度與時間…...…………………….…15
4.3.2熱處理時間及溫度對ZnO之影響…...….…16
4.3.3 Ar/O2比值對ZnO之影響……………….…17
4.3.4熱處理時加入氣體對ZnO之影響…………17
5.結論…………………………………..............…18
參考文獻………………………………….........…19

表目錄
表一. 離子束濺鍍在(750 V ,50 mA ,15 sccm O2 ,200 ℃) 濺鍍 20分鐘，在真空中冷卻至50 ℃，再以相同的條件濺鍍第2層。………………………………….…...............21
表二. 以I1-1做為試片，離子束濺鍍以相同條件 濺鍍第3層。…………………………………................…21
表三. 以I2做為試片，離子束濺鍍相同條件濺鍍第4層。…………………………………................…21
表四. 以I1-1作為試片，在熱蒸鍍機以Zn錠進行熱蒸鍍。…………………………………................…22
表五. I1-1做為試片，以電漿濺鍍進行濺鍍。..22
表六. 以IP3為試片，在大氣下進行熱處理。…23
表七. I1-1做為試片，以電漿濺鍍做不同腔體壓力及不同Ar/O2濺鍍。………………………………….…...........23

圖目錄
圖2-1 氧化鋅的結構………………………….…24
圖2-2 磊晶薄膜的成長模式………………….…24
圖2-3 薄膜的微結構………………………….…25
圖3-1 雙離子束濺鍍系統槍體示意圖………….25
圖4-1 I1-1。(a)電子繞射圖。(b)(c)ZnO電子繞射圖的index。 (d)ZnO電子繞射圖的完整index。(e)為(2110)ZnO之原子平面圖。(f)為(001)NaCl之原子平面圖。(g)為其堆疊圖。………………………………….…...............26
圖4-2 I1-2試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。……............................................................…28
圖4-3 I1-3試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。………………………………….…..............29
圖4-4 I1-4試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。………………………………….….............30
圖4-5 I1-5試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。………………………………….….............31
圖4-6 I2試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。………………………………….….............32
圖4-7 I3試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。………………………………….….............33
圖4-8 IE試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。………………………………….….............34
圖4-9 IE-1試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖。………………………………….….............35
圖4-10 IE-2試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….….................36
圖4-11 IP1試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….….................37
圖4-12 IP2試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….….................38
圖4-13 IP3試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….….................39
圖4-14 IP4試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................40
圖4-15 IP5試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................41
圖4-16 IP6試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................42
圖4-17 IP7試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................43
圖4-18 IP8試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................44
圖4-19 IP9試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................45
圖4-20 為電漿濺鍍在沉積時間4 小時，SEM所量出的薄膜厚度。………………………………….…............46
圖4-21 IP3A1試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................47
圖4-22 IP3A2試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................48
圖4-23 IP3A3試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................49
圖4-24 IP3A4試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................50
圖4-25 IP3A5試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................51
圖4-26 IP3A6試片之(a)電子繞射圖，(b)明視野圖………………………………….…................52
圖4-27 電漿濺鍍在400 ℃下，腔體壓力8 mtorr 、1小時下，不同Ar/O2 比值的PL圖。……………………53
圖4-28 電漿濺鍍在400 ℃下，腔體壓力8.5 mtorr 、1小時下，不同Ar/O2 比值的PL圖。…………….....53
圖4-29 電漿濺鍍在400 ℃下，腔體壓力9 mtorr 、1小時下，不同Ar/O2 比值的PL圖。……………………54
圖4-30 電漿濺鍍在400 ℃下 Ar/O2 = 1.5沉積時間1小時。不同腔體壓力下所生成的ZnO 薄膜。……………54
圖4-31 以IP3為試片。在熱處理400 ℃、1小時下，在腔體通入不同氣體處理後之PL光譜。………………55

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