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本碩專班之學生除了基礎課程,加強奈米電子及光電能源方面知識外,尚須參與物理所與奈米科學研究所教授目前從事之研究,並撰寫碩士論文。下面是本所目前相關領域的研究重點:
一、奈米電子與光電材料之製造
製作奈米微粒、奈米材料、量子點、奈米元件等奈米材料或元件是奈米科技中一個重要的課題。透過對奈米材料之表面效應、量子效應基礎研究與製程應用技術平行的發展,同時在奈米科技產業化過程中,充分應用物質本身特性,研發零維至三維各種型態之奈米材料、製程技術與應用技術之開發。
奈米材料之製造包括:奈米粉体,即奈米金屬/化合物微粒、高分子奈米粉体、奈米碳球。奈米模板,即開發高均勻度奈米模板、一維奈米材料、多元系統奈米材料模板、精準崁段高分子、高分子與碳模板。自組裝奈米結構,即開發陶瓷基板表面自組裝奈米材料、自組裝奈米觸媒電極材料、自組裝光子晶體材料、自組裝特性之高分子與超分子。奈米複合材料,即開發奈米微孔洞複合材料、高分子光學顯示基板材料合成、奈米構型表面元件,高分子與奈米型態之有機或無機複合、包埋及填充技術。奈米結構性能及製程模擬技術,即建立奈米金屬/化合物微粒、奈米碳管結構量子特性及形成、奈米薄膜蒸鍍及熱處理等模擬技術。同時也建立奈米多元素結構、奈米多層膜特性及形成、奈米結構質傳模擬、以及奈米元件特性、定址奈米結構形成、超大型奈米結構自組裝等模擬技術。此外本系亦備有電子束微影設備,可供奈米尺度圖樣之製作。
奈米電子及光電薄膜製程技術:本系在新穎奈米薄膜製程有傳統化學氣相沉積(CVD),電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)及最近很受重視的原子層沉積(ALD)等技術。其中ALD尤其是本系部分教授的專長,可以在學理及實務提供科學園區12吋IC廠商員工的碩士在職專班訓練。對於奈米電子廠商的競爭力有極大的幫助。
二、奈米檢測
奈米檢測方面,配合本系已有之各式電子顯微鏡,包括掃描電子顯微鏡與(Scanning Electron Microscope),與掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope),掃描穿隧顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope),原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)以及利用其原理陸續發展出來之磁力顯微鏡(Magnetic Force Microscope)與電力顯微鏡(Electronic Force Microscope)及光譜系統,進行奈米檢測。包括結構影像分析,對材料表面及內部微細組織的直接觀察。其中SPM是世界上常用之原子級結構影像檢測技術,其影像解析度可以到達1~2A(十分之一奈米)。表面分析及化學組態分析方面,我們可利用光致激發光譜、EDS、x-ray diffraction等表面分析儀,在製作分析奈米材料之薄膜、表面及化學組態時,鑑定官能基、表面鍵結排列分佈之解析。另外隨著材料特性要求日益提高及多功能性,軟物質之應用大幅增加已成趨勢,為提昇分析軟物質材料之技術:包含SPM與In-situ分析技術以及結合其他表面分析等設備之應用為發展之重點,通過控制它們的奈米結構來開發高性能的高級功能和結構材料,也包括其生產和加工技術。研究重點集中在奈米結構的合金和複合材料、改進功能的聚合材料、奈米結構的功能材料。
反應動力學方面,我們將藉由超快動力偵測系統去瞭解奈米發光材料與光能電池材料中介面電子轉移過程的超快動力學,包含緩解動力學(relaxation dynamics)與能量電荷轉移機制(energy charge transfer processes)。
三、奈米生物技術發展:
奈米生物科技為近年來新興的尖端科技領域,其技術是結合奈米科技的細微觀察與對單一分子生物體進行操控的能力,並以生物分子為出發點研究的一個新技術。它的目標包括利用少量樣品感測或產生治療生物體,達到提高檢測技術的靈敏度,進行生物體與非生物例如奈米微粒或量子點的實體結合的綜合性研究,並實際利用到加工生產與醫療及環境分析系統等。目前研究著重在利用奈米檢測與操控技術探討蛋白質與微小奈米顆粒之間的作用力,並使生物分子定位標定、改善藥物輸送與其它奈米系統或奈米電子元件相容性。對於有別於傳統的生物樣品的處理、改變和測定也有基本的認識與嶄新的成果。未來可與生物物理或生物醫學相結合,使現有的生醫奈米技術平台更進一步發展,並實際使其發揮在未來醫療診斷之應用。
四、能源研發與應用。
新能源及再生能源的開發研究不管在理論層面或在實際應用上都有十分迫切的需求。本所在這方面的著墨會在於奈米科技如何能增進各式能源轉換的效率,或甚至發展以奈米科學為基礎的新能源。
太陽能電池目前最重要的再生能源之一,矽晶片太陽能電池的特點是換換效率高(可達24~30%),缺點是生產成本也高。我們目前在染料敏化太陽電池研究、已經開發出太陽電池製作的相關技術,並與化學系合作、開發新的染料、成功的將吸收光譜由紫外光向可見光平移,有效提升轉換效率2倍。其他我們還會致力於第三代高效率之太陽能電池,這裡主要靠不同吸收光波長材料之合成,及奈米結構之應用,將現有約30%之轉換效率上限向熱力學理論極限之70%做提升。此外我們也在超高亮度的氮化鎵發光二極體(LED)的磊晶、晶粒製作包括量子井、量子線、量子點的奈米製程都有很不錯的教學與研究能量。特別是以氮化銦為主的多層奈米級太陽電池結構是我們的發展重點之ㄧ。本系優良的師資可訓練在科學園區內光電產業工作之碩士在職專班學員在學理與實務經驗上具備創新研發之能力,有效的提升科學園區內相關的光電廠商的競爭力。

   
 
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