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成果績效

(1)薄膜材料檢測分析(成分、微結構、機械性質、光電性質)技術:

材料檢測分析是材料系訓練學生必須具備的最基礎專業技能,因此本系研究生在薄膜材料檢測分析,包括材料的成分、微結構、機械性質、光電性質的檢測是具有專業的實力,本聯盟計畫團隊將進行所有產學計畫與國科會專題研究的基礎能力。

 

 

(2)電漿監控薄膜製程技術:

       本聯盟計畫團隊在電漿監控薄膜製程技術的研究已有多年經驗,圖1(a)是進行Zr-Ni-Al-Si金屬玻璃薄膜加氮製程的電漿監控設備示意圖[1],研究靶材毒化率與氮氣流量關係(圖1(b)),進而找出靶材毒化率與薄膜機械性質的關係(圖1(c)),在毒化率為50%時可以製備出最佳機械性質的Zr-Ni-Al-Si金屬玻璃氮化物薄膜。

                            

                                             (a)                                                                                           (b)

                                                                          

                                                                                                     (c)

1電漿監控薄膜製程技術(a)設備示意圖,(b)靶材毒化率與氮氣流量關係圖與(c) 靶材毒化率與薄膜機械性質關係圖[1]       

 

 

(3)脈衝直流磁控濺鍍技術:

        本聯盟計畫團隊在脈衝直流磁控濺鍍薄膜的製程技術研究已有多年經驗,所發表論文數量極多,2脈衝直流磁控濺鍍CrN薄膜過程的(a)靶電壓與靶電流曲線圖與(b)不同偏壓與頻率對薄膜機械性質的影響[2],可以看出改變脈衝直流磁控濺鍍薄膜的製程參數可以影響薄膜機械性質。     

                                                  

                                                 (a)                                                                                  (b)

2脈衝直流磁控濺鍍CrN薄膜過程的(a)靶電壓與靶電流曲線圖與(b)不同偏壓與頻率對薄膜機械性質的影響[2]

 

 

 

(4)陰極電弧鍍膜技術

本聯盟計畫團隊利用陰極電弧進行鍍膜的研究亦有許多具體成果,圖3(a)是陰極電弧鍍製ZrN薄膜表面型貌,可以觀察到明顯的微顆粒與針孔缺陷[3];圖3(b)則是CrCN薄膜之截面型貌[4]。

                                                         

                                                 (a)                                                                                (b)

圖3、以陰極電弧技術鍍製(a)ZrN薄膜的表面形貌[3]與(b)CrCN薄膜之截面型貌[4]

 

 

(5)高功率脈衝磁控濺鍍系統整合技術

高功率脈衝磁控濺鍍系統的發展起始於2000年左右,目前已在歐洲與美國興起極大的研究熱潮,而在亞洲地區僅有少數學校或是研究單位進行該技術的探討,目前本聯盟計畫團隊已有初步的研究成果。圖4是以高功率脈衝磁控濺鍍系統鍍製AlCrN薄膜過程的(a)靶電壓與靶電流曲線圖與(b)不同頻率對薄膜機械性質的影響[5],可以看出改變高功率脈衝磁控濺鍍系統的製程參數可以劇烈影響薄膜的機械性質。

                               

                                           (a)                                                                                          (b)

圖4、脈衝直流磁控濺鍍AlCrN薄膜過程的(a)靶電壓與靶電流曲線圖與(b)不同頻率對薄膜機械性質的影響[5]

 

 

(6)奈米複合薄膜與奈米多層薄膜製程技術

奈米複合薄膜與奈米多層薄膜的材料成分設計、微結構設計與最佳化製程參數的研究是本聯盟計畫團隊研究多年的主題,並且具有極為明確的成果,圖5(a)與圖6(a)分別是Cr2N/Cu [6]與CrN/ZrN[7]奈米多層薄膜的微結構,圖5(b)與圖6(b)則分別是多層薄膜的雙層週期厚度對薄膜機械性質的影響,都可以找出最佳的雙層週期厚度。圖7(a)是Cr-B-N之奈米複合薄膜結構與(b)硼元素含量對薄膜機械性質的影響[8];由以上研究成果可知,適當的微結構設計與薄膜成分設計對保護性鍍膜的性質影響甚鉅。

                               

                                             (a)                                                                                         (b)

圖5、Cr2N/Cu奈米多層薄膜的(a)微結構與(b)雙層週期厚度對薄膜機械性質的影響[6]

 

                                       

                                           (a)                                                                                           (b)

圖6、CrN/ZrN (a)奈米多層薄膜的微結構與(b)雙層週期厚度對薄膜機械性質的影響[7]

 

                                                      

                                            (a)                                                                                        (b)

圖7、Cr-B-N薄膜之(a)奈米複合結構與(b)硼元素含量對薄膜機械性質的影響[8]

 

 

 

(7)金屬玻璃薄膜製程技術

本聯盟計畫團隊近兩年於金屬玻璃薄膜製程技術的研究已有十篇SCI的論文發表或是被接受,在國內外的金屬玻璃薄膜研究領域尚佔有一席之地,圖8是Zr-Cu-Ni-Al金屬玻璃薄膜之(a)非晶微結構與(b)腐蝕性質測試結果[9],可發現金屬玻璃薄膜在產業界的應用潛力無窮,很值得全力開發。

                                                

                                             (a)                                                                                           (b)

8Zr-Cu-Ni-Al金屬玻璃薄膜之(a)非晶微結構與(b)腐蝕性質測試[9]

 

 

1.       108. Ching-Yen Chuang, Jyh-Wei Lee, Chia-Lin Li, Jinn P. Chu, Surf. Coat. Technol. 215 (2013) 312.

2.       Jyh-Wei Lee, Shih-Kang Tien, Yu-Chu Kuo, Thin Solid Films 494 (2006) 161.

3.       Sung-Hsiu Huang, Siao-Fan Chen, Yu-Chu Kuo, Chaur-Jeng Wang, Jyh-Wei Lee, Yu-Chen Chan, Hsien-Wei Chen, Jenq-Gong Duh, Tsung-Eong Hsieh, Surf. Coat. Technol. 206 (2011) 1744.

4.       Cheng-Yi Tong, Jyh-Wei Lee, Chil-Chyuan Kuo, Sung-Hsiu Huang, Yu-Chen Chan,Hsien-Wei Chen, Jenq-Gong Duh, Surf. Coat. Technol. 231 (2013) 482–486

5.       Yu-Chiao Hsiao, Jyh-Wei Lee, Yung-Chin Yang, Bih-Show Lou, Thin Solid Films, in press

6.       Chia-Lin Li, Fan-Bean Wu, Jyh-Wei Lee, Yan-Zuo Tsai, Li-Chun Chang, Surf. Coat. Technol. 204 (2009) 941.

7.       Sung-Hsiu Huang, Siao-Fan Chen, Yu-Chu Kuo, Chaur-Jeng Wang, Jyh-Wei Lee, Yu-Chen Chan, Hsien-Wei Chen, Jenq-Gong Duh, Tsung-Eong Hsieh, Surf. Coat. Technol. 206 (2011) 1744.

8.       Jyh-Wei Lee, Cheng Chih-Hong, Hsien-Wei Chen, Li-Wei Ho, Jenq-Gong Duh, Yu-Chen Chan, Vacuum 87 (2013) 191.

9.       Ching-Yen Chuang, Yi-Chia Liao, Jyh-Wei Lee, Chia-Lin Li, Jinn P. Chu, Jenq-Gong Duh, Thin Solid Films 529 (2013) 338.

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