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製備功能性奈米鑽石材料並應用於高效能光電及電化學感測器之研究

為了解決Tools Up DLC Switch的問題，作者陶明科 這樣論述：

由於奈米晶鑽石同時擁有鑽石以及奈米結構材料優異的特性，因此被認定為有希望應用於微機械加工、半導體、電化學、生物醫學治療工程等等上之材料。然而，製造成本、沉積區域受限制及摻雜困難使得奈米晶鑽石材料於實際應用上受到非常大的挑戰。本研究的目的致力於降低製造成本、大面積沉積、操作簡單及在較好的環境中完成製造。本研究利用商業鑽石微粉以及創新的高能量球磨製程來製備奈米晶鑽石粉末(NDPs)。由結果得知，本研究製備的NDPs具有約15nm的均一尺寸，可用於化學氣相沉積進行大面積鍍膜的晶種成核前處理。各種表面改質的方法包括表面官能基改質、氫電漿處理、熱處理來製備優異分散性的NDPs懸浮液，其製備的鑽石懸浮液

被認為擁有高穩定性以及被應用於矽基板上之旋鍍技術具備良好的分散性。奈米鑽石懸浮液也被利用於晶種成核，以助於奈米晶鑽石(NCD)薄膜的成長。此外，本研究將利用鎢、鉬、鈦等其他金屬中介層作為其他前處理方法，結果得知利用金屬中介層將有效提高基板表面之鑽石成核密度並改善奈米晶鑽石薄膜之表面粗糙度。其中，鎢金屬會促進奈米鑽石結構往(001)方向成長。利用微波電漿增強化學氣相沉積合成之奈米晶鑽石薄膜具有高的均勻性以及較低的表面粗糙度。　　於奈米鑽石為基礎所製作的電化學感測裝置為使用一種新型的NDPS和碳黑粉末作為新型的奈米鑽石複合材料。結果顯示，鉛離子可以經由本研究製備的奈米鑽石複合電極直接感測，奈米晶鑽

石複合電極將開闢一個具有高靈敏度途徑、良好的再現性以及具有高穩定性的重金屬離子感測器以供未來所使用。在其他階段中我們利用NCD薄膜和各種電極材料包括金、鎢、碳化鉬、鈦作為UV感測器的製作。使用金屬中介層做為鑽石薄膜的成核面以及背電極，於大氣自然環境中，金屬－半導體－金屬此結構製作出具有高檢測效率以及UV光快速響應。該W/NCD/W結構於退火溫度350 oC時擁有良好的歐姆接觸和光電流及良好的再現性(3 orders)。