第1章 總論1-1

1-1 奈米尺度的世界1-1

1-1-1 奈米的定義1-1

1-1-2 奈米尺度的物性與巨觀世界截然不同1-2

1-1-3 奈米科技觀在20世紀60年代才萌芽1-3

1-1-4 認識碳奈米管1-4

1-1-5 國家型奈米科技發展計畫1-7

1-2 什麼是奈米科技1-8

1-2-1 奈米科技的內涵1-8

1-2-2 大自然蘊藏很多奈米科技概念1-9

1-2-3 顯微技術與電腦促進奈米時代來臨1-11

1-3 奈米科技的前瞻1-12

1-3-1 改變世界的工業革命1-12

1-3-2 目前全球正陷入能源危機、經濟衰退困頓期1-13

1-3-3 奈米科技可能帶來第四波工業革命1-13



第2章 奈米世界中意想不到的特性2-1

2-1 介觀空間中的奈米世界2-1

2-1-1 小尺寸效應2-7

2-1-2 體積效應和量子尺寸效應2-11

2-1-3 表面效應和表面能2-16

2-1-4 巨觀的量子穿隧效應2-25

2-1-5 庫倫堵塞效應與量子穿隧效應2-26

2-1-6 介電限域效應和電子量子限域效應2-31

2-2 奈米材料的結構和奇特的物理性質2-34

2-2-1 奈米結構材料與形貌2-34

2-2-2 奈米半導體的各種性質簡介2-54

2-2-3 各種效應衍生出的應用2-56



第3章 奈米材料合成技術3-1

3-1 簡介3-1

3-2 氣相法3-6

3-2-1 氣凝合成技術3-12

3-2-2 濺射法3-27

3-2-3 流動液面真空蒸鍍法3-28

3-2-4 活性氫－熔融金屬反應法3-29

3-2-5 混合電漿法3-30

3-2-6 電弧放電法3-33

3-2-7 導體電爆炸法3-35

3-2-8 化學氣相合成法3-36

3-3 液相法3-41

3-3-1 沉澱法3-41

3-3-2 噴霧法3-43

3-3-3 溶膠-凝膠法3-46

3-3-4 水熱法3-48

3-3-5 輻射化學合成法3-50

3-4 奈米碳管之合成技術3-52

3-4-1 奈米碳管的特性3-52

3-4-2 奈米碳管的成長機制3-56

3-4-3 奈米碳管之製備方法3-57

3-4-4 奈米碳管之純化技術3-67

3-5 結語3-70



第4章 奈米加工技術4-1

4-1 掃描探針顯微加工術4-1

4-1-1 掃描穿隧顯微術4-2

4-1-2 STM原子操縱術4-6

4-1-3 表面原子蒸發操縱術4-9

4-1-4 原子力顯微儀4-10

4-1-5 掃瞄探針微影術4-11

4-1-6 熱機械式原子力顯微術4-13

4-2 微影製版術4-15

4-2-1 微影技術4-16

4-2-2 蝕刻技術4-24

4-2-3 微影加工技術總結4-31



第5章 奈米材料分析與檢測5-1

5-1 目前最常用的微結構特性檢測工具5-1

5-1-1 掃描探針顯微鏡5-1

5-1-2 電子束分析技術5-7

5-2 電子結構與成分分析5-11

5-2-1 光學特性分析技術5-11

5-2-2 X-射線分析技術5-19

5-3 奈米材料特性分析實例5-26

5-3-1 奈米顯微技術應用實例5-26

5-3-2 光譜儀的奈米解析與監控技術5-29



第6章 奈米科技之應用6-1

6-1 奈米材料與製造技術6-1

6-2 奈米電子與光電產品6-3

6-2-1 基礎奈米電子學6-3

6-2-2 場發射顯示器6-8

6-3 奈米生物技術與醫療檢測之應用6-11

6-3-1 奈米生物技術6-11

6-3-2 奈米科技於生醫檢測的應用6-13

6-4 能源與環境6-39

6-5 航太工業與國防安全6-40