2020 年 3 月出版
科儀新知 第 222 期
薄膜材料應用與發展專題
新一代奈米電漿材料－氮化鈦 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
任貽均, 林孟頡, 昝德立
在本文中我們介紹了一種新的電漿材料氮化鈦。氮化鈦具有優異的耐火性能和化學穩定性以及超過2000°C的高熔融溫度。作為電漿材料氮化鈦已應用於光學奈米天線、能量收集設備、數據存儲、表面增強拉曼散射和生物光子學。氮化鈦的載子濃度和遷移率足夠高，以產生負的實數項介電常數和低的材料損耗。我們在濺鍍系統中使用斜向沉積生長氮化鈦奈米柱陣列。氮化鈦的介電常數可以通過改變沉積條件進行調整，包括氬氣/氮氣（Ar / N２）流量比和基板偏壓。我們研究顯示氮化鈦奈米柱陣列的局域電漿共振可藉調整沉積條件而加以調控。
淺談近年光學薄膜之應用 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
邱柏凱, 蔣東堯, 蕭健男, 陳峰志
本文敘述光學薄膜技術，從一般日常家用的太陽眼鏡與藝術品，民生消費需求的相機鏡頭，拓展至最嚴苛的太空科技中的取像裝置，同時更因應製程需求，延伸至IC半導體與封裝產業。另外，透過感測器的蓬勃發展，也廣泛用於生物醫學產業與智慧車產業中各式與感測、取像中與光學有關連的器件…等。在短短數十年間，鍍膜的工藝技術，透過科技的演進與工業技術的精進，已發展成為各個領域製作關鍵性零組件不可或缺的關鍵技術，儼然已經成為現今所有高科技產業背後強大的支撐技術的後盾。文中也介紹儀科中心曾經開發的產品以及開發的理由。
原子層沉積製程技術於能源材料之應用 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
王致傑, 柯志忠
近年來隨著地球資源過度開發以及全球暖化加劇，開發再生且乾淨並能持續使用之再生能源受到廣泛的重視，本研究團隊利用原子層沉積 (atomic layer deposition, ALD)技術具有極佳覆蓋率並可在奈米尺度下準確控制厚度等特點，製備及修飾能源材料，應用於光電化學水解產氫以及鋰離子電池。初步研究結果顯示 經由ALD製備及修飾之能源材料其效能皆有所提升。
封閉式高能磁控濺鍍系統鍍製透明硬膜之技術開發 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
廖博輝, 蕭健男, 蕭銘華, 林郁洧, 陳昇暉
本研究擬引進電漿理論與技術，開發封閉式磁控濺鍍系統，改進反應濺鍍的化合能力、製程電漿的穩定性及鍍膜速率，之後導入高功率脈衝電漿源技術來增加成膜能量及提高薄膜製密性，接著應用此新型濺鍍技術鍍製氮化矽及氮氧化矽，最後設計並鍍製光學硬膜，此系統可鍍出中紅外光3200-4800 nm的平均穿透率為99.0 %的光學薄膜，在深紫外波段可鍍出波長248 nm穿透率99.2%的光學薄膜，而在可見光可鍍出平均穿透率96%，硬度21 GPa的光學硬膜。
電漿氮化法製備超薄氮化矽緩衝層於InN奈米柱成長之研究 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
陳維鈞, 余東原
氮化銦在近年來被量測出具有高載子遷移率(~3500 cm2/V-s)與約0.65 eV之能隙，若是摻雜鋁或鎵元素，則可調整其波長落於0.65~6.2 eV之間，因此氮化銦在紅外光區之高效率光電元件中是相當有潛力的材料。然而，由於InN熱裂解溫度較低(<600 oC)且無適合之基板，因此較難製備出高品質之InN薄膜，本研究透過電漿製程對Si基板表面進行氮化後，再以電漿輔助金屬有機分子束磊晶系統在不同基板溫度下進行InN成長，最後利用先進之分析技術探討氮化Si3N4與InN/氮化Si3N4的微結構、界面探討其物理與化學特性。由實驗結果顯示，當Si3N4氮化條件N2於1.2 sccm、氮化時間為60 min時，可得到均勻且部分連續之結晶態Si3N4薄膜，其厚度約為5 nm；XRD與TEM結果顯示，520oC所成長之InN具有相對較佳的結晶品質，並且確認晶體是沿著[0001]方向堆疊成長的六方纖鋅礦結構，由SEM觀察表面形貌發現，InN呈現六方尖錐狀的奈米柱結構並且部分晶柱成長時與基板方向產生偏差；同時透過XPS量測結果亦表明此為接近化學劑量比之InN/ Si3N4。
基於機器學習之kMLLS聚類演算法及其在薄膜電子損失譜之應用 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
蔡任豐, 張睦東, 羅聖全, 陳健群
近年來，球面像差校正穿透式電子顯微鏡影像搭配能譜分析技術，已逐漸成為材料分析中不可或缺的工具。從能譜影像中，藉由適當的數據處理，我們除了原子特徵之外，更可以得到化學元素及電子結構等材料訊息。在本文中，我們開發一種新穎的演算法－kMLLS聚類，其結合了k平均聚類與複線性最小平方擬合的優點，使我們可以正確地萃取出終端材料能譜，並得到其分佈情形。利用kMLLS聚類，未來可應用在線上檢測，使研究人員即時得到更深入的材料訊息。
智慧機械與數位製造3D列印的發展 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
葉雲鵬, 鄭正元
3D列印不只是過去的快速打樣，已為全球推動「工業 4.0 」及「智慧機械」的重要技術之一，涵蓋機械、光電、 材料及資訊，至後端創新應用及商業服務等，為一種創新製造模式，使傳統製造方式邁入高客製化量產數位製造技術時代，而在3D列印技術中，若將材料圖案成形及能量提供控制分開，將可而達到高速與高精度的數位製造技術，其中以黏著劑噴印成型法及光固化樹脂成型法可透過高速多噴嘴或數位光源定義成形位置精度，高熱能或紫外光能快速使材料於所定義位置成形的優勢，甚至極高功率雷射直接快速沉積，並於單一機台完成，兼具自動化及功能性材料選擇的效能與優勢，達到高速度與高精度之數位製造方法。
