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不同電子傳輸層材料之界面對大氣鈣鈦礦太陽能電池影響

為了解決air force uniform ch的問題，作者張庭瑞 這樣論述：

為了避免氧氣和水分的干擾，鈣鈦礦太陽能電池在充滿氮氣的手套箱中製造，以控制鈣鈦礦的結晶度和形態。為了使這項技術商業化，在環境空氣條件製造高效的鈣鈦礦太陽能電池至關重要。本研究在大氣環境(at 60~70% relative humidity atmosphere)，製備鈣鈦礦太陽能電池。探討不同的電子傳輸層(Electron Transport. Layer, ETL)，包括二異丙氧基雙乙醯丙酮鈦 (titanium diisopropoxide bis, TTDB)、氧化錫 (SnO2) 和 SnO2/TTDB，對鈣鈦礦薄膜的形貌和光電性能的影響。使用一步驟法(one-step)結合反溶劑

(乙醚)，製備鈣鈦礦薄膜。以Spiro-OMeTAD為電洞傳輸層，組合Glass/ ITO/SnO2/MAPbI3/Spiro-OMeTAD結構，形成鈣鈦礦太陽能電池。經由XRD、SEM、AFM、UV-VIS、PL、XPS、I-V curve等儀器分析。顯示以SnO2/TTDB為電子傳輸層(ETL)，鈣鈦礦(MAPbI3)薄膜有較佳的結晶性、無中間相(PbI2-DMF-MAI)產生，結晶緻密均勻無孔隙，光學性質好，光吸收度高。開路電壓(Voc)，短路電流(Jsc)，及充填因子，分別為1.041 V, 19.59 mA/cm2及57%，得光電轉換效率為11.6%。

二維半導體材料合成及其電子特性調控之研究

為了解決air force uniform ch的問題，作者何世明 這樣論述：

近幾年矽基電子元件 (Si-based electronics) 隨著元件尺寸微縮 (scaling down) ，除了改良電晶體結構之外，尋找高效能次世代電子元件材料也是積極開發的目標；而二維材料因厚度只有幾個的原子層以及多樣且優異的材料特性吸引各大領域爭相研究。其中石墨烯 (graphene) 雖然具有優異的電子特性但是本質上為無能隙 (gapless) 材料以及高品質石墨烯合成技術產能仍需改善。為了解決前述問題，在此將多孔隙 (porosity) 材料與銅箔堆疊繞捲於一吋傳統水平爐管，能有效提升爐管空間使用率。並且藉由孔隙材料幫助氣體擴散至整個結構中，使產率 (yield) 達到234

8 cm2/h為一般水平堆疊的四倍；而當加熱爐管系統延伸至八吋大小，產率能達到至少18 m2/h。為了研究異質原子參雜石墨烯的電性調控，利用高能量離子佈植技術 (keV ion implantation) ，將磷離子 (phosphorous-ion) 注入於金薄膜披覆的大面積石墨烯上，藉由此保護層減少注入離子的能量以及降低石墨烯的損傷程度，更能使用此保護層將摻雜石墨烯直接轉印到目標基板上；並且藉由後退火 (post-annealing) 修復晶格結構得到乾淨且低缺陷以及2 – 4個原子百分比的磷摻雜石墨烯。其載子遷移率 (mobility) 仍然可以維持450 cm2/V·s以及4.85 –

4.15 eV的功函數 (work function) 調控；並且在大氣環境下其摻雜效果以及電子特性可以維持至少數個月。此外，由於大多二維材料因能隙小於2 eV因此較難於高電壓元件；而新興的二維材料 – 銻烯 (antimonene) ，因具有2.28 eV寬能隙、優異的電子傳輸特性以及長時間的大氣穩定性，也被譽為下世代元件材料之一。然而，目前所發表的文獻大多以模擬分析為主；合成方法則以分子束磊晶 (molecular beam epitaxy) 以及液相剝離 (liquid-phase exfoliation) 較為廣泛使用，因此所能觀察到的單層銻烯面積過小 (< 1 µm) 較難用以後續

探討材料特性。因此，此研究將藉由調控氣相傳輸沉積法 (vapor transport deposition) 的環境參數並研究各條件對銻烯生長的影響以及機制的探討。從合成的銻烯厚度和面積呈現面積變大也增厚的正相關 (positive correlation) 變化，可以推測銻烯的成長模式偏好為Volmer-Weber的島狀成長；而提升氫氣比例時能有效降地Sb2O3蒸氣比例並增加銻烯的成長密度，但是過多的氫氣也會抑制銻烯的成長。後續使用雙層石墨烯封裝銻烯，藉由封裝退火 (encapsulated annealing) 發現銻烯在400 – 600℃範圍內具有高熱穩定性 (thermal stab

ility) 。本研究中提出的高產率繞捲合成方式以及穩定的離子佈植摻雜方法，可延伸至其他二維材料進行高產率合成以及可控性摻雜，並相容現有的半導體製程；以及二維半導體材料的合成機制探討，有利於未來新穎奈米電子材料以及元件製程開發。