博碩士論文 107226063 詳細資訊




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姓名 陳柄築(Ping-Chu Chen)  查詢紙本館藏   畢業系所 光電科學與工程學系
論文名稱 以氮化物表面增強拉曼光譜的葡萄糖感測
(Glucose detection by nitride surface enhanced Raman spectroscopy)
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摘要(中) 本研究中,我們以金(Au)奈米顆粒及氮化銦鎵(InGaN)奈米量子井,製成表面增強拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)感測晶片。InGaN奈米量子井是以有機金屬氣相沉積系統磊晶而成的。我們以此氮化物SERS晶片測量不同濃度的葡萄糖(glucose)光譜,希望得到高強度、高穩定的拉曼訊號。為了提高感測靈敏度,我們的製程優化聚焦在金屬厚度的調整。本研究採用的Au奈米顆粒,來自於高溫退火的Au薄膜,由於SERS訊號強度取決於Au奈米顆粒形成的局部表面電漿共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)效應,對奈米顆粒的尺寸、密度非常敏感,而Au薄膜的厚度,又是影響奈米顆粒尺寸、密度的關鍵條件,改變Au薄膜厚度會讓葡萄糖的SERS訊號產生明顯的強度變化。經過一系列的測試,我們發現以10 nm 的Au薄膜,搭配700 °C、2小時的退火條件,可以得到最強的葡萄糖濃度,並可感測到2 g/L的最低濃度極限。
摘要(英) In this study, we fabricated surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates, using Au nanoparticles and InGaN nanostructured quantum wells. The nitride structure was grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). We used the SERS substrate to detect glucose at varied concentrations, aiming to obtain strong and stable Raman signals. In order to enhance the sensitivity, the fabrication optimization focused on the control of Au-film thickness. The Au nanoparticles were attained by annealing an Au thin film. Since SERS signals of glucose come from the localized surface plasmon resonance (LSPR) effect induced by Au nanoparticles, Au-film thickness and the annealing condition should be prudently selected to form the nanoparticles with proper dimension/density, so that the LSPR effect can be maximized. After a systematic characterization, it is found the SERS substrate attained with a 10-nm thick Au film and the annealing at 700 °C for 2 hours can deliver the highest SERS signal of glucose. With this condition, the glucose can be detected at the concentration down to 2 g/L.
關鍵字(中) ★ 拉曼散射 關鍵字(英) ★ Raman scattering
論文目次 論文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章、 緒論 1
1.1. SERS原理 1
1.2. 氮化鎵於SERS應用的優點5
1.3. SERS在葡萄糖感測的應用7
1.4. 研究動機和章節架構 8
第二章、 實驗儀器和方法 9
2.1. 磊晶 9
2.2. 蒸鍍金屬 11
2.3. 退火 13
2.4. 測量 15
第三章、 實驗結果 16
3.1. 金厚度3、10、20nm與訊號強度 16
3.2. 金厚度5、10、15nm與訊號強度 20
3.3. 退火條件與訊號強度 26
3.4. 葡萄糖測量極限 33
第四章、 結論與未來展望 38
參考文獻 39
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指導教授 賴昆佑(Kun-Yu (Alvin) Lai) 審核日期 2021-7-28
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