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高效能非對稱Fe-MOF/rGO與GQDs@PANI/rGO離子選擇性電極應用於電容去離子之研究

為了解決GP125 電壓表的問題，作者劉靖圓 這樣論述：

將具有電容能力之碳材和金屬氧化物作為非對稱電容去離子 (Asymmetric capacitive deionization, ACDI) 之電極材料已成為一具有高度潛力發展之水中脫鹽方法，與僅含有單純碳材之電極相比，非對稱電容去離子裝置具備更優異之離子去除能力。本研究透過溶劑熱法合成鐵金屬有機架構物 (Fe-MOF) 奈米複合材料並利用簡單之化學聚合法合成一維之石墨烯量子點及聚苯胺 (GQDs@PANI) ，並以不同之重量比進行水熱法與二維之還原氧化石墨烯 (rGO) 結合形成兩種複合材料。利用SEM、TEM、EDX、XPS、TGA、XRD、Raman以及BET等分析方法對Fe-MOF/r

GO (FeMr) 與GQDs@PANI/rGO (GPr) 複合材料進行特性鑑定，並透過循環伏安法 (CV) 和電化學阻抗法 (EIS) 觀察其電化學表現。以水熱法製備的rGO於掃描速率5 mV s-1下具有208.4 F g-1之高比電容值，且在高掃描速率100 mV s-1時仍保有142.3 F g-1之比電容值；此外，Fe-MOF於掃描速率5 mV s-1也展現出310.8 F g-1之高電容能力，此表現分別歸因於其444.5 m2 g-1 (rGO) 與2889.7 m2 g-1 (Fe-MOF) 之高比表面積值；另一方面，Fe-MOF/rGO和GQDs@PANI/rGO於1M Na

2SO4溶液下於掃描速率5 mV s -1時展現出473.8 F g-1和267.2 F g-1之比電容值，同時具備了優異的比表面積值，分別為896.9 m2 g-1與208.6 m2 g-1，所製備之奈米複合材料將用於非對稱電容去離子之陽極和陰極。結果顯示出，非對稱之GPr‖FeMr電極於4.3 mM 氯化鈉溶液中表現出優異的鈉離子電吸附能力，於1.2 V的施加電壓下，鈉離子之脫鹽率為55.5%，而電極之再生能力為97.4%，電吸附能力為44.6 mg g-1，約為其它對稱電極 (rGO‖rGO、GPr‖GPr與FeMr‖FeMr) 與非對稱電極 (rGO‖GPr與rGO‖FeMr) 的1.

7-3.2和1.1-1.4倍；對於高濃度的鈉離子 (5000 mg L-1) 環境下，GPr‖FeMr電極也展現出優異之電吸附能力 (358.5 mg g-1) 和良好的穩定性；另一方面，本研究也探討了於鈉離子 (500 mg L-1) 和鈣離子同時存在之離子競爭環境下，當鈣離子濃度為100、250和500 mg L-1時，GPr‖FeMr電極對於鈉離子之電吸附能力分別為52.3、48.6和42.6 mg g-1。總結來說，本研究替水處理技術提供了一具有前瞻性之的新穎奈米複合材料，並顯著提升了電容去離子之處理效能。

利用氣相砷化鍺擴散誘發混和製程製做背脊-隱埋式波導混合結構之808奈米雷射二極體

為了解決GP125 電壓表的問題，作者王為甫 這樣論述：

我們利用砷化鍺粉末再加上額外的砷放置於石英安瓿中，在p型及semi-insulating砷化鎵基板上進行n型參雜的氣相鍺擴散；並透過光致發頻譜發現一寬頻訊號(0.86 電子伏特~1.38電子伏特)，推測其來源為GeGa-VGa自我激發中心(self-activated center, SA center)與鄰近的鍺-氧缺陷複合體。其中，氧主要來自表面帶有氧化鍺的砷化鍺粉末與氧化砷蒸氣分子反應的副產物。因為共同參雜了氧和鍺，我們透過變溫光致發頻譜觀察到與文獻已知的自我激發中心頻譜訊號產生位移(從1.2電子伏特到1.1電子伏特)，也增加了其振動能，而其熱活化能約為150電子毫伏-180電子毫伏。

除了基本的材料分析之外，接著利用上述的氣相鍺擴散造成在外圍波導及鏡面區域的量子井混合方式，本實驗製做出砷化鎵系統的808-奈米雷射二極體，其結構為背脊式波導與埋隱式量子井異質結構的綜合體。透過對電流-電壓的一次及二次微分計算(DIV technique)，可以定量地計算串聯電阻、並聯漏電及導通電壓，並得到如下結果：810 oC, 10小時的鍺擴散可以有效降低螺紋狀差排網絡造成的並聯漏電；然而另一方面，熱處理也降低量子井效率並使得試片中做為參雜的鋅及碳原子重新分佈，造成接面的位移，進而降低了內部量子效益、提升了閾值電流及降低斜率效率(從1.046 瓦/安培到0.382 瓦/安培)。然而鍺誘發形成

的背脊式波導與埋隱式量子井異質結構綜合體結構，提升了斜率效益(0.833 瓦/安培)；並更重要地，由於非吸收鏡面而提升了光學災難性損傷功率，從未做任何退火的3.4 瓦提升至4.6 瓦，改進幅度約34 %。