96學年

上層分類：研究內涵 分類：96學年 發佈於：2012-11-21, 週三 23:41

以多孔性氧化鋁模板製備奈米鑽石針尖場發射特性之研究

　　　本研究主要探討奈米鑽石針尖陣列之場發射特性。利用電泳沈積前處理法事先在多孔性陽極氧化鋁(PAA)上沈積一層奈米鑽石，改善其在PAA基材上難以成長 鑽石之現象，之後便以自行組裝之熱燈絲化學氣相沈積系統，成長奈米鑽石針尖陣列，最後進行場發射量測分析。研究過程中，奈米鑽石針尖陣列的表面形貌及成分 的鑑定，分別透過掃描式電子顯微鏡及拉曼光譜儀進行分析。 研究結果顯示，陽極處理參數環境設定在0℃、操作電壓30V、持續時間8分鐘，可以獲得平均孔徑大小20nm以及孔徑間距30nm的均勻性孔洞結構。對於 場發射而言，鑽石針尖的曲率半徑，對於場發射特性，有著決定性的影響，場發射效果會隨針尖曲率半徑減小而增加。最後，成功利用PAA基材，成長出針尖平均 直徑大小為20nm之奈米鑽石針尖陣列，具有極低的起始電場值1.2V/μm以及高的電流密度值4.0mA/cm2。

 

 

飛秒雷射微結構加工與其截面形狀模擬研究

　　本本論文主要研究以飛秒雷射在不同基材上加工次微米結構，並配合理論數值模擬，了解雷射單一脈衝產生加工截面的破裂形狀。主要加工材料為光阻材料SU8與AZ4620、矽基材、以及鎳板，透過不同雷射參數調整，觀察與比較結構成形的良率。另外，以理論數值模擬雷射脈衝在矽基材內電子隨聚焦位置、脈衝時間與深度的傳遞與分布情形，與實際加工結果比較，相互映證。 SU8光阻材料加工發現穿透現象，雷射穿透過透明光阻加工至底下矽基材表面，並比較非透明光阻AZ4620的加工結果。矽基材加工方面，分別以(111)、(110)、(100)三種不同晶向分別加工，以接近材料破裂門檻值的能量，比較三種形態的矽在加工過後的表面結構成形的差異。此外，實驗利用飛秒雷射加工(111)矽，達到最小直徑400nm的孔洞結構。 數值模擬研究方面，利用雷射入射材料後的電子傳遞方程式，計算自由電子在材料內隨聚焦點位置與材料深度的變化關係，模擬電子分佈曲線結果與實際加工的輪廓極為吻合。

 

微米級鎳鈷合金薄膜陣列式探針卡之研究

　　本本研究主要探討微米級鎳鈷合金薄膜陣列式探針卡之製程、力學與電性性質。微米級鎳鈷合金薄膜陣列式探針卡製程為將軟性印刷電路板製程做變化，再結合電鍍製程的一種方法。 藉由材料力學中複合材料與挫曲理論，計算出一根微米級鎳鈷合金薄膜陣列式探針在施加多少力量下會產生挫曲，所受臨界載重為1.01×10-3N、臨界應力為0.79MPa。建議當25根鎳鈷合金探針陣列施加在(100×100)μm2銲墊上時，力量不宜超過2.57g，以避免發生挫曲行為。所量測電阻為4.15Ω與電阻理論計算之值3.92Ω相近。 本研究結果顯示微米級鎳鈷合金薄膜陣列式探針卡，因為是微機電製成方式製作，具有微型化尺寸，並且製程只使用一道光罩可降低成本。由於是陣列式排列，可一次量測多個銲墊，可應用於多晶測試上。由測量結果得知此鎳鈷合金薄膜陣列式探針卡具有良好之彈性性質，改進一般薄膜式探針卡彈性不佳，探針無法完全接觸有高低差之待側物表面的缺點。

 

具奈米碳管之碳布電極應用於微生物燃料電池之產電效能

　　本將微生物燃料電池（MicrobialFuelCell，簡稱MFC）應用到廢水處理領域，在處理有機廢水的同時獲得電能，是環境領域的熱門研究之ㄧ。電極材料作為微生物燃料電池的重要組成部分，對微生物燃料電池的產電能力有很大的影響。 本文以微生物燃料電池的電極作為研究對象，評估具奈米碳管之碳布複合電極對於高功率單腔室微生物燃料電池的應用。利用高解析掃描電子顯微鏡來觀察具奈米碳管之碳布複合電極的表面形貌。 以污水為菌種來源，人工配製的乙酸鈉溶液為燃料，測試所研製之MFC功能發現將奈米碳管鋪覆在碳布電極上，可以使電池的效能表現大幅增進。實驗獲得最大輸出功率密度為64.95mW/cm2、COD去除率為97%、以及庫倫效率67%。將上述結果與文獻中利用乙酸鈉為燃料的微生物燃料電池性能比較，顯示具奈米碳管之碳布複合電極具有極高的潛力應用於微生物燃料電池。