自發現透明導電薄膜(Transparent Conducting Oxide, TCO) 以來廣為電子科技應用各式電子元件，為要增加其應用性，本研究希望能成長非晶相(Amorphous)的透明導電薄膜，使薄膜具備可彎折及備透明導電的特性。至目前為止只有氧化銦(In2O3)摻雜鎵(Ga)及鋅（Zn）的薄膜(IGZO)具備以上之標準。但是，由於銦元素在地球上的蘊藏量很低，發展不具或低摻雜銦元素之非晶相透明導電薄膜即為本實驗的目標。
氧化鋅(ZnO)的能隙(Energy Band Gap)大約為3.4eV，可見光(visible light)之能量無法激發價帶(valence band)的電子到導帶(conduction band)，故呈現透明的狀態。此外ZnO元料價格便宜且在高溫與化學環境下有一定的穩定性，是一個極具潛力的替代品。
非晶相IGZO導電率佳，其原因是在於銦離子之S軌域為球對稱，擴展半徑大，故在無長程有序的IGZO中，依然會有大部分的軌域重疊，形成電子的通道而導電。因此，本研究希望能採取相似的技術，在ZnO中摻雜錫(tin, Sn)，藉由Sn的Ｓ軌域重疊形成載子通道，使ZnO:Sn在非晶相的情況下也能夠導電。本實驗利用自製的氧化鋅陶瓷靶材，在靶材部份表面固定錫之金屬薄片，再以雷射(Laser Ablation)一起共鍍成長。實驗中調變氧氣壓力、雷射能量、靶材與基板之間的距離以及溫度，尋求最佳的成長條件。

Since the discovery of transparent conducting oxide (TCO) thin films，TCO has been widely used in optoelectronic devices. To increase the potential application of the TCO, this study aims at growing amorphous TCO thin films which possess visible transparency and high electric conductivity. Up to date, only IGZO exhibits these properties. However, the nature resource of indium, the main material in IGZO, is rare and expensive. In this study, searching for new materials that do not contain In, while manifest high transparent and conductivity is our major challenge.
ZnO has an energy band gap of 3.4eV, for which visible photon does not have enough energy to excite the electron in ZnO from the valence band to conduction band. Therefore, it reveals itself as transparent. ZnO materials are relative stable in high temperature and chemical environments and thus a good candidate for been developed into amorphous TCO.
The reason for the high conductivity in amorphous IGZO thin films is because the S orbital of In is spherical symmetry and has large radius in which can overlap with the next In ions to form a continuous band for conduction. In this study, a similar strategy is employed by use of the large S orbital of the doping tin (Sn) in ZnO. A ceramic ZnO target for the pulse laser deposition system is partially wrapped with tin foil. The optimum growth condition are searching by tuning oxygen partial pressure, laser energy, the distance between the target and substrate, and substrate temperature.

目錄
致謝 Ⅰ
摘要 Ⅱ
Abstract Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖表目錄 Ⅵ
第一章 緒論 1
1-1 簡介 1
1-2 實驗目的 2
第二章 ZnO薄膜的物性介紹與回顧 3
2-1 ZnO薄膜的光學物性 3
2-2 ZnO薄膜的導電特性 5
2-3薄膜成長回顧 7
第三章 儀器簡介與實驗方法 8
3-1雷射濺鍍系統 8
3-1-1基本原理 8
3-1-2系統構造 9
3-2實驗製備 16
3-2-1靶材配製 16
3-2-2基板清洗 19
3-3量測儀器簡介 20
3-3-1 X-Ray繞射儀（X-ray Diffraction） 20
3-3-2薄膜特性分析儀（N & K Analyzer） 23
第四章 數據分析與討論 24
4-1以純氧化鋅尋找最佳條件 24
4-1-1實驗目的與數據分析 24
4-1-2結論 29
4-2成長氧化鋅摻鋰薄膜 30
4-2-1實驗目的與數據分析 30
4-2-2結論 32
4-3成長氧化鋅摻鋰與錫共鍍薄膜 33
4-3-1實驗目的與數據分析 33
4-3-2結論 35
4-4 本實驗薄膜電性探討 35
第五章 結論 36
Reference 37
圖表目錄
圖2-1 ZnO光學特性示意圖 3
圖2-2 Silicon & Post-transition-metal oxide semiconductors結構示意圖 6
圖3-1-1準分子雷射產生示意圖 9
圖3-1-2雷射共振腔示意圖 10
圖3-1-3雷射光路俯視圖、衰減振盪器與反射鏡1示意圖 11
圖3-1-4雷射光路俯視圖、柱狀鏡、反射鏡2示意圖 12
圖3-1-5雷射光路俯視圖、光導入腔體示意圖 13
圖3-1-6雷射剝鍍示意圖 14
圖3-1-7系統俯視圖 15
圖3-1-8系統正視圖 15
圖3-2-1碳酸鋰分解出二氧化碳溫度示意圖 16
圖3-2-2去二氧化碳升溫示意圖 17
圖3-2-3鍛燒靶材升溫示意圖 18
圖3-2-4鍛燒前後粉末2θ-θ繞射圖 18
圖3-2-5清洗基板流程圖 19
圖3-3-1布拉格繞射示意圖 20
圖3-3-2臨界角與透射示意圖 21
圖3-3-3低掠角示意圖 22
圖3-3-4 D1實驗儀器架構 22
圖3-3-5 薄膜特性分析儀 23
圖4-1-1 ZnO薄膜通入不同氣體以及改變溫度之低掠角繞射圖 24
圖4-1-2 ZnO薄膜通入不同氣體以及改變溫度之穿透率圖 25
圖4-1-3穿透率曲線位移示意圖 26
圖4-1-4與穿透率對照X-Ray低掠角繞射示意圖 27
圖4-1-5成長時通入不同氣體之氧化鋅薄膜四點量測圖 28
圖4-2-1 LZO薄膜在不同溫度下沉積之X-Ray低掠角繞射圖 30
圖4-2-2 LZO薄膜在不同溫度下沉積之穿透率圖 31
圖4-3-1靶材上貼錫金屬示意圖 33
圖4-3-2 LZO與Sn在不同溫度下共鍍之X-Ray低掠角繞射圖 34
圖4-3-3 LZO與Sn在不同溫度下共鍍之穿透率圖 34
表2-1 摻雜物原子量與分子量 17
表4-1 ZnO薄膜不同成長條件所對應穿透率微分最大值 29
表4-2 LZO薄膜在不同條件下穿透率微分最大值以及四點量測比較 32
表4-3 LZO+Sn薄膜同條件下穿透率微分最大值以及四點量測比較 35

[1]楊明輝, 『透明導電膜』,軒圖書(2006)
[2] http://www.search.com/reference/Band_gap
[3]Kenji Normura, Hiromichihta, Akihiro Takagi , Toshio Kamiya,
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[9]蘇柏源, cullet 添加對硼矽酸玻璃之熱性影響之研究, 碩士論文
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[11] http://www.livephysics.com/tools/optics/find-critical-angle.html