本計畫分三階段之分工及所需大型設備概述如下：

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1 九 十 四 年 度 技 專 校 院 發 展 學 校 重 點 特 色 專 案 計 畫 申 請 書 電 漿 技 術 於 綠 色 科 技 之 應 用 與 研 發 申 請 單 位 : 龍 華 科 技 大 學 計 畫 主 持 人 : 堤 井 信 力 教 授 計 畫 共 同 主 持 人 : 丁 鯤 教 授 計 畫 共 同 主 持 人 : 葛 自 祥 副 教 授 計 畫 聯 絡 人 : 葛 自 祥 副 教 授 中 華 民 國 九 十 四 年 六 月 二 十 九 日 1

2 壹 計 畫 名 稱 電 漿 技 術 於 綠 色 科 技 之 應 用 與 研 發 提 案 單 位 : 龍 華 科 技 大 學 工 程 學 院 依 據 ( 一 ) 教 育 部 92 年 10 月 27 日 台 技 ( 三 ) 字 第 號 函 九 十 三 年 度 教 育 部 獎 補 助 私 立 技 專 校 院 整 體 發 展 經 費 核 配 標 準 ( 二 )92 年 8 月 12~13 日 教 育 部 辦 理 全 國 技 職 教 育 會 議 結 論 ( 三 ) 教 育 部 92 年 11 月 28 日 研 商 九 十 三 年 度 技 專 校 院 發 展 學 校 重 點 特 色 專 案 計 畫 補 助 要 點 等 案 之 修 正 事 宜 會 議 決 議 事 項 計 畫 主 持 人 : 堤 井 信 力 工 程 學 院 講 座 教 授 計 畫 共 同 主 持 人 : 丁 鲲 工 程 技 術 研 究 所 教 授 兼 工 程 學 院 院 長 葛 自 祥 機 械 系 副 教 授 兼 學 務 長 2

3 貳 背 景 及 現 況 ( 含 學 校 中 程 校 務 發 展 計 畫 重 點 ) 一 計 畫 背 景 在 全 球 環 保 意 識 高 漲 的 趨 勢 下, 產 業 界 解 決 生 產 與 環 境 衝 擊 的 觀 念, 由 過 去 只 探 討 製 程 中 危 害 環 境 物 質 排 放 的 管 末 技 術 處 理 轉 換 成 源 頭 設 計 改 善 之 層 面, 並 進 一 步, 使 消 費 市 場 產 生 對 綠 色 產 品 之 要 求 在 此 趨 勢 之 下 綠 色 科 技 也 從 概 念 演 變 成 實 質 之 技 術 層 次, 並 且 逐 漸 形 以 綠 色 為 載 體 及 訴 求 的 產 業 我 們 應 該 更 正 式 的 去 面 對 綠 色 產 業 的 時 機 及 挑 戰 來 臨 了 再 第 七 屆 全 國 科 技 會 議 中, 綠 色 科 技 更 是 政 府 在 未 來 四 年 科 技 發 展 所 推 動 的 重 點 電 漿 科 技 在 材 料 科 學 與 製 造 技 術 等 方 面 的 發 展 已 有 相 當 多 年 歷 史, 為 一 基 礎 研 究 與 技 術 應 用 交 相 發 展 之 學 門 電 漿 技 術 之 應 用 係 利 用 電 漿 內 之 高 能 電 子 離 子 與 活 性 粒 子, 對 各 種 物 質 與 材 料 作 原 子 分 子 尺 寸 之 極 精 細 分 解 合 成 或 改 質, 其 應 用 範 圍 涵 蓋 高 效 率 電 漿 蝕 刻 與 化 學 / 物 理 氣 相 沉 積 之 高 品 質 薄 膜 成 長 生 醫 材 料 之 高 分 子 表 面 改 質 廢 棄 污 染 物 處 理 電 漿 焊 接 與 切 割 電 漿 電 視 與 核 融 合 等 不 勝 枚 舉 其 於 能 源 科 技 材 料 科 技 環 境 科 技 高 能 射 束 與 電 磁 波 源, 乃 至 生 物 科 技 方 面 之 應 用 與 貢 獻, 已 是 各 國 科 技 界 交 相 重 視 與 投 入 之 一 個 領 域 近 年 來 電 漿 技 術 的 發 展 更 在 綠 色 科 技 中 扮 演 重 要 的 腳 色, 如 潔 淨 製 程 的 開 發 廢 棄 物 的 處 理 能 源 電 池 鍍 膜 技 術 的 發 展, 使 得 電 漿 應 用 技 術 的 發 展 在 台 灣 永 續 經 營 需 求 上 日 益 重 要 事 實 上 電 漿 科 技 需 化 學 電 機 化 工 材 料 真 空 等 背 景 人 員 參 與, 為 一 整 合 型 之 科 技 在 台 灣 學 術 界 電 漿 技 術 雖 已 有 若 干 年 的 發 展, 但 早 期 較 偏 重 於 理 論 基 礎 之 研 究 探 討, 多 設 於 物 理 化 學 等 研 究 領 域, 隨 著 應 用 技 術 的 推 廣, 逐 漸 增 設 於 機 械 化 工 電 機 等 領 域 中 有 鑑 於 此, 本 校 於 民 國 九 十 一 年, 在 張 文 雄 校 長 的 大 力 推 動 下, 工 程 學 院 成 立 電 漿 應 用 技 術 研 發 中 心 ( 以 下 簡 稱 研 發 中 心 ), 在 過 去 既 有 基 礎 上, 整 合 本 校 各 項 研 究 資 源, 成 立 電 漿 研 究 團 隊, 涵 蓋 化 工 機 械 電 機 三 系 十 數 位 老 師, 共 同 投 入 電 漿 領 域 方 面 之 相 關 研 究 同 時 聘 請 國 際 電 漿 知 名 學 者 堤 井 信 力 博 士 為 本 校 專 任 客 座 教 授, 並 擔 任 研 發 中 心 計 畫 主 持 人, 以 加 強 建 立 電 漿 實 驗 室 與 規 劃 相 關 之 產 學 合 作 計 畫 堤 井 信 力 教 授 為 東 京 大 学 電 氣 工 學 博 士, 曾 擔 任 日 本 武 藏 工 業 大 學 教 授, 日 本 電 氣 學 會 電 漿 研 究 專 門 委 員 會 主 席, 在 日 本 電 漿 研 究 頗 具 盛 名 先 後 曾 在 台 灣 交 大 雲 林 科 技 大 學 擔 任 客 座 教 授 在 堤 井 信 力 教 授 領 導 下, 3

4 並 配 合 本 校 中 長 程 發 展 方 案, 以 發 展 光 電 材 料 之 鍍 膜 製 程 民 生 材 料 之 表 面 改 質 以 及 產 業 廢 棄 物 資 源 化 等 設 為 發 展 目 標, 以 滿 足 產 學 合 作 之 需 求 龍 華 科 技 大 學 在 電 漿 應 用 技 術 的 發 展, 除 建 立 本 土 化 之 技 術 能 量 外, 也 積 極 進 行 國 際 電 漿 應 用 技 術 的 交 流 共 分 成 三 個 層 次 進 行 : 1. 邀 請 國 際 著 名 電 漿 專 家 舉 辦 研 討 會, 本 校 先 後 於 九 十 二 年 十 月 九 十 三 年 九 月 舉 辦 過 電 漿 技 術 於 表 面 改 質 廢 棄 物 處 理 生 醫 材 料 與 鑽 石 鍍 膜 之 應 用 研 討 會, 邀 請 日 本 名 古 屋 大 學 的 Osamu Takai 教 授 加 拿 大 McMaster 大 學 Chang 教 授 日 本 岐 阜 藥 科 大 學 M. Kuzuya 教 授 日 本 產 業 技 術 綜 合 研 究 所 中 部 中 心 T. Kameyama 博 士 以 及 日 本 九 州 大 學 K. Teii 博 士 擔 任 講 座 2. 舉 辦 電 漿 國 際 會 議, 本 校 於 九 十 二 年 十 二 月 十 五 至 十 七 日 主 辦 第 三 屆 亞 太 電 漿 應 用 技 術 國 際 會 議, 共 有 國 內 外 120 位 產 官 學 研 專 家 學 者 與 會, 國 外 參 加 人 員 有 45 位, 分 別 來 自 日 本 美 國 加 拿 大 澳 洲 韓 國 俄 羅 斯 尼 泊 爾 大 陸 等 地, 共 有 77 篇 論 文 發 表, 分 別 為 電 漿 原 理 製 程 廢 水 處 理 廢 氣 處 理 生 醫 應 用 表 面 改 質 等 領 域 之 專 家, 本 次 國 際 會 議 在 國 內 外 皆 獲 得 相 當 大 的 迴 響 尤 其 國 內 產 業 界 對 電 漿 的 應 用 非 常 有 興 趣, 有 廠 商 認 為 國 內 居 然 有 學 校 要 針 對 以 電 漿 技 術 進 行 廢 棄 物 處 理 之 研 究, 非 常 驚 訝, 表 示 欲 持 續 與 本 校 保 持 聯 繫, 乃 至 合 作 之 意 願 甚 強 由 此 可 見 國 內 產 業 界 對 開 發 電 漿 技 術 之 需 求 殷 切 國 際 會 議 結 束 後, 在 與 會 專 家 學 者 積 極 鼓 勵 下, 由 本 校 發 起 中 華 電 漿 工 程 學 會 之 籌 組, 目 前 已 完 成 相 關 籌 組 工 作, 正 向 內 政 部 申 請 登 記 中 3. 本 校 電 漿 研 究 團 隊 於 先 後 於 九 十 二 年 十 一 月 九 十 三 年 四 月 至 日 本 訪 問 著 名 大 學 之 電 漿 研 究 ( 包 含 東 京 大 學 名 古 屋 大 學 東 北 大 學 大 阪 大 學 京 都 大 學 宇 都 宮 大 學 豐 橋 科 技 大 學 武 藏 工 業 大 學 等 ) 吸 取 相 關 研 究 經 驗, 並 建 立 合 作 管 道 4. 加 強 電 漿 實 務 專 題 之 國 際 交 流 活 動, 九 十 三 年 八 月 與 十 一 月, 本 校 與 日 本 武 藏 工 業 大 學 教 師 與 研 究 生 互 訪, 並 舉 辦 研 究 成 果 發 表 會, 由 學 生 以 英 文 發 表 電 漿 相 關 之 研 究 成 果, 增 進 學 生 之 國 際 視 野 九 十 四 年 度 除 日 武 藏 工 業 大 學 外, 本 校 亦 將 擴 大 與 宇 都 宮 大 學 群 馬 大 學 上 智 大 學 之 合 作 其 中 與 宇 都 宮 大 學 將 加 強 電 漿 在 蔬 果 保 鮮 方 面 之 研 究 5. 加 強 與 俄 羅 斯 在 電 漿 鍍 膜 技 術 方 面 之 研 究, 預 計 邀 請 俄 羅 斯 專 家 與 博 士 後 研 究 人 員 來 本 校 進 行 短 期 之 研 發 工 作, 期 能 迅 速 提 升 本 校 在 此 類 領 域 之 研 究 能 量 此 外, 為 配 合 研 發 中 心 的 設 立, 以 及 積 極 改 進 研 究 教 學 環 境, 更 於 九 十 一 年 在 工 程 學 院 成 立 貴 重 儀 器 中 心, 並 陸 續 購 置 包 含 X 光 繞 射 儀 場 發 射 式 電 子 顯 微 鏡 微 波 與 高 頻 電 4

5 漿 紅 外 線 熱 影 像 儀 等 重 要 設 備, 希 望 能 培 育 學 生 具 有 先 進 之 技 術, 也 使 教 師 能 有 優 質 的 研 究 環 境, 進 而 能 服 務 產 業 界, 達 到 技 術 移 轉 之 目 的 除 上 述 建 立 相 關 設 備 與 技 術 外, 本 校 並 積 極 與 鄰 近 之 技 專 校 院 研 究 單 位 與 產 業 界 相 互 合 作, 並 進 行 技 術 交 流 除 冀 望 達 成 技 專 校 院 資 源 整 合 外, 並 朝 建 立 區 域 性 產 學 聯 盟 之 方 向 努 力, 以 期 建 立 相 關 產 業 技 術 之 諮 詢 平 台 因 此 本 校 乃 積 極 與 鄰 近 之 南 亞 技 術 學 院 萬 能 科 技 大 學 長 庚 大 學 機 械 系 僑 光 技 術 學 院 親 民 工 商 專 校 中 正 理 工 學 院 雲 林 科 技 大 學 與 核 能 研 究 所 共 同 致 力 於 電 漿 技 術 之 發 展 與 應 用 南 亞 技 術 學 院 在 紡 織 產 業 方 面 有 多 年 之 經 驗, 萬 能 科 技 大 學 化 妝 品 應 用 科 利 用 電 漿 進 行 生 醫 材 料 之 高 分 子 表 面 改 質 研 究, 長 庚 大 學 機 械 工 程 系 在 電 漿 焊 接 方 面 也 有 相 當 之 研 究 成 果, 核 能 研 究 所 在 電 漿 處 理 廢 棄 物 方 面 有 相 當 重 要 的 成 就, 生 產 製 造 的 電 漿 焚 化 爐 有 相 當 的 運 轉 經 驗 目 前 台 灣 產 業 的 發 展, 正 面 臨 WTO 開 放 市 場 與 中 國 大 陸 低 密 集 勞 力 兩 大 外 在 壓 力 的 衝 擊, 再 加 上 內 部 傳 統 產 業 勞 動 品 質 與 紀 律 的 變 化, 加 速 台 灣 密 集 勞 力 與 低 附 加 價 值 產 業 外 移, 如 何 擴 展 新 興 優 勢 產 業, 以 及 培 養 工 程 師 之 專 業 知 識 與 創 新 能 力, 則 是 目 前 產 業 界 所 要 規 劃 的 方 向 與 目 標 電 漿 技 術 之 計 畫 性 開 發 與 人 才 的 培 訓, 將 可 使 技 專 校 院 的 學 生 研 習 到 高 科 技 的 產 業 技 術, 如 表 面 處 理 技 術 抽 真 空 技 術 以 及 相 關 的 光 電 技 能, 電 漿 設 備 的 設 計 與 組 裝, 也 可 培 養 學 生 專 業 知 識 與 創 新 的 能 力 本 校 位 於 台 北 縣 與 桃 園 縣 交 界, 附 近 有 林 口 五 股 龜 山 土 城 樹 林 觀 音 中 壢 等 工 業 區, 廠 家 之 類 別 涵 蓋 傳 統 到 前 瞻 性 的 各 類 光 電 金 屬 加 工 化 工 電 子 等 產 業 為 達 成 技 專 教 育 的 產 學 合 作 與 技 術 移 轉 之 理 念, 且 為 此 區 域 的 第 一 所 科 技 大 學, 本 校 責 無 旁 貸 的 在 暨 有 研 發 基 礎 上 努 力, 期 望 成 立 北 縣 與 桃 縣 區 域 性 之 技 術 研 發 中 心, 以 強 化 產 業 技 術 的 研 究 開 發 與 整 合, 並 為 區 域 性 試 驗 與 驗 證 之 實 驗 室, 以 達 成 技 術 移 轉 之 目 的 在 產 業 界, 已 有 多 家 公 司, 如 程 泰 福 懋 協 臻 光 電 聚 昌 科 技 與 大 安 光 電 等 中 小 企 業, 表 達 對 電 漿 技 術 研 發 之 需 求, 本 計 畫 之 執 行, 正 可 提 供 區 域 性 產 學 合 作 的 利 基, 促 成 產 學 合 作 之 目 的 在 過 去 兩 年 內, 本 校 透 過 赴 海 外 參 訪 觀 摩 舉 辦 國 際 研 討 會 與 鄰 近 學 校 及 產 業 進 行 交 流 聯 繫 投 入 大 量 資 源 延 聘 專 家 師 資 整 合 校 內 研 發 人 力 並 建 立 相 關 實 驗 室 研 究 中 心 等 措 施, 已 於 電 漿 技 術 發 展 方 面, 建 立 良 好 之 基 礎 為 延 續 此 一 方 向, 持 續 精 進, 本 計 畫 擬 在 現 有 之 基 礎 下 繼 續 努 力, 除 積 極 結 合 目 前 已 接 觸 電 漿 研 究 之 各 學 校 機 構 單 位 規 劃 暨 有 與 產 業 界 間 的 產 學 合 作, 並 希 望 能 持 續 擴 展 並 達 成 技 術 移 轉 之 目 標, 期 能 配 合 政 府 國 家 發 展 重 點 5

6 計 畫 中 的 產 業 高 值 化 目 標, 以 創 新 研 發 基 地 與 高 附 加 價 值 製 造 為 發 展 的 主 軸, 以 提 升 產 業 總 體 競 爭 力 本 計 畫 規 劃 之 研 發 方 向 與 一 般 普 通 大 學 較 專 注 於 理 論 之 探 究 不 同, 計 畫 之 目 標 係 以 發 展 應 用 性 電 漿 技 術 為 主, 強 調 與 實 務 產 業 應 用 相 關 電 漿 技 術 之 開 發 與 研 究, 冀 望 透 過 本 計 畫 之 執 行, 可 發 展 電 漿 技 術 為 本 校 之 重 點 特 色, 積 極 進 行 產 學 合 作, 從 而 培 育 相 關 人 才, 並 使 本 校 成 為 相 關 電 漿 產 業 技 術 之 諮 詢 平 台 6

7 二 計 畫 現 況 日 本 電 漿 技 術 之 研 發 概 況 日 本 學 界 與 產 業 界 對 電 漿 技 術 之 發 展, 投 入 相 當 多 的 資 源 與 心 力 學 界 方 面 涵 蓋 日 本 著 名 的 國 立 大 學 科 技 大 學 與 私 立 大 學 皆 對 電 漿 技 術 之 研 發, 著 墨 甚 深 對 於 研 究 之 方 向 與 主 題, 依 學 校 之 規 模, 大 致 可 區 分 為 兩 大 類 第 一 類 為 屬 世 界 級 的 大 學, 如 東 京 大 學 名 古 屋 大 學 東 北 大 學 等, 所 強 調 發 展 之 主 題, 以 獲 取 諾 貝 爾 獎 為 目 標, 因 此 十 分 注 重 電 漿 物 理 之 基 本 理 論 之 探 討 在 研 究 經 費 方 面, 投 諸 之 金 額 亦 十 分 龐 大, 往 往 屬 國 家 級 之 研 究 主 題 例 如, 名 古 屋 大 學 所 執 行 之 電 漿 與 奈 米 之 研 究, 即 為 日 本 文 部 省 之 卓 越 計 畫 21st Century COE (Center of Excellence) 所 支 持 第 二 類 學 校 所 發 展 之 主 題, 則 較 注 重 電 漿 技 術 實 用 之 研 發, 如 豐 橋 科 技 大 學 宇 都 宮 大 學 與 武 藏 工 業 大 學 等 這 些 學 校 在 研 究 經 費 上 不 似 前 述 大 學 充 分, 但 因 與 產 業 界 之 結 合, 發 展 出 生 活 化 實 際 化 的 電 漿 應 用 研 究, 例 如 豐 橋 科 技 大 學 運 用 針 對 SARS 之 需 求, 以 電 漿 技 術 進 行 口 罩 之 消 毒 ; 將 電 漿 技 術 運 用 於 鋤 草 機 械, 將 雜 草 全 部 殺 死 等 ; 又 例 如 宇 都 宮 大 學 有 關 將 電 漿 技 術 應 用 於 水 中 殺 菌 ( 如 溫 泉 中 之 殺 菌 ) 或 大 氣 殺 菌 之 應 用 ; 應 用 大 氣 電 漿 分 解 C 2 H 4, 以 延 長 蔬 果 保 鮮 效 果, 使 蔬 果 之 保 存 期 得 以 延 長 等 之 研 究 ; 皆 非 常 實 用, 且 商 業 化 之 濳 力 無 窮, 十 分 值 得 國 內 科 技 大 學 與 技 術 學 院 參 考 學 習 國 內 電 漿 技 術 之 研 發 與 應 用 概 況 國 內 各 產 業 應 用 電 漿 技 術 之 範 圍 甚 廣, 其 中 以 鍍 膜 蝕 刻 為 最 大 宗 濺 鍍 是 半 導 體 產 業 的 必 要 製 程, 由 於 製 程 精 密 品 質 穩 定 附 著 力 強 生 產 速 度 快 生 產 彈 性 高 單 位 成 本 低 無 化 學 污 染 等 優 點, 已 為 業 界 廣 泛 使 用 而 利 用 電 漿 之 蝕 刻 技 術, 則 應 用 於 半 導 體 晶 圓 製 程, 為 半 導 體 製 程 關 鍵 核 心 技 術 此 外, 近 年 來, 針 對 帶 有 大 量 病 菌 的 感 染 性 或 傳 染 性 物 質 醫 療 機 構 所 產 生 的 醫 療 廢 棄 物, 行 政 院 原 子 能 委 員 會 核 能 研 究 所 亦 著 手 以 電 漿 技 術 進 行 處 理 以 電 漿 技 術 進 行 可 燃 與 不 可 燃 感 染 性 醫 療 廢 棄 物 處 理, 由 於 事 先 不 需 要 經 過 分 類 敲 碎 等 前 處 理, 大 大 地 降 低 了 因 人 為 疏 失 所 造 成 的 感 染 可 能 性 以 及 省 卻 了 前 處 理 的 步 驟, 除 了 節 省 許 多 時 間 和 降 低 成 本 之 外 並 具 備 有 一 般 焚 化 爐 不 能 處 理 不 可 燃 物 的 優 點 相 對 於 產 業 廣 泛 之 電 漿 應 用 之 需 求, 國 內 研 究 機 構 投 諸 於 電 漿 技 術 之 研 發, 則 相 對 顯 得 不 足 教 育 機 構 對 於 電 漿 技 術 人 才 之 培 育, 更 有 迫 切 之 必 要 7

8 本 校 目 前 現 況 在 本 校 工 程 學 院 中 長 程 發 展 方 案 中, 重 點 為 結 合 機 械 化 工 材 料 電 機 電 子 等 與 工 程 相 關 領 域, 以 發 展 精 密 細 微 技 術 為 主 要 目 標, 培 養 產 業 界 所 需 光 電 與 奈 米 元 件 之 設 計 與 製 程 人 才 工 程 學 院 教 學 與 研 究 將 以 下 列 四 個 領 域 為 主 要 特 色 目 標 : (1) 機 光 電 整 合 與 自 動 化 技 術 ;(2) 精 密 機 械 技 術 ;(3) 電 漿 應 用 技 術 與 材 料 科 技 ;(4) 熱 流 分 析 與 能 源 科 技 近 年 來, 並 先 後 執 行 光 電 / 奈 米 背 光 模 組 特 色 計 畫 案 細 微 精 密 提 升 教 學 品 質 等 專 案 國 科 會 專 題 計 畫 與 小 產 學 合 作 案, 獲 致 良 好 之 成 效 本 計 畫 係 針 對 上 述 之 特 色 目 標 (3): 電 漿 應 用 技 術 與 材 料 科 技 所 提 出 而 薄 膜 製 程 與 廢 棄 物 處 理 原 為 本 校 跨 學 院 所 推 動 的 兩 項 教 學 與 研 究 的 重 要 領 域, 工 程 學 院 在 薄 膜 成 長 已 多 年 投 入 化 學 氣 相 沉 積 方 面 之 研 究, 而 廢 棄 物 之 處 理 亦 為 所 積 極 探 討 的 研 究 方 向 在 考 量 國 內 外 發 展 情 況, 及 產 業 需 求 後, 遂 決 定 以 實 用 性 電 漿 技 術 之 研 發 並 配 合 政 府 推 動 之 綠 色 科 技, 遂 為 本 校 主 要 發 展 之 特 色 主 題 本 校 自 民 國 九 十 年 改 名 科 技 大 學 以 來, 即 積 極 整 合 校 內 人 力 及 物 力 資 源, 將 實 用 性 電 漿 技 術 之 研 發 訂 為 本 校 工 程 學 院 主 要 發 展 之 方 向, 並 規 劃 初 期 中 期 長 期 等 三 階 段, 逐 步 落 實 發 展 之 目 標 截 至 目 前, 初 期 所 規 劃 之 工 作 項 目, 已 陸 續 展 開 本 計 畫 之 執 行 係 以 完 成 中 期 規 劃 之 各 項 工 作 為 目 標 相 關 規 劃 進 行 之 情 況, 茲 分 期 敘 述 如 下 : 初 期 : 1. 成 立 電 漿 技 術 研 發 中 心 本 校 電 漿 技 術 研 發 中 心 已 於 2002 年 成 立, 並 聘 請 由 國 際 知 名 電 漿 學 者 堤 井 信 力 講 座 教 授 主 持 規 劃 中 心 成 立 以 來, 受 學 校 全 力 之 支 持, 除 完 成 發 展 主 題 之 規 劃 外, 並 充 分 發 揮 人 力 及 資 源 整 合 之 功 能 2. 成 立 貴 重 儀 器 中 心 為 整 合 跨 系 院 之 各 項 重 要 研 究 設 備, 以 支 援 電 漿 技 術 之 研 發 所 需, 遂 於 2002 年 成 8

9 立 本 校 貴 重 儀 器 中 心, 以 充 分 整 合 資 源, 提 供 各 項 研 究 所 需 成 立 已 來, 該 中 心 已 陸 續 購 置 相 關 設 備, 較 重 要 者 有 : 熱 場 發 射 式 掃 描 電 子 顯 微 鏡 (700 萬 ) X 光 繞 射 儀 (350 萬 ) 紅 外 線 熱 影 像 設 備 (350 萬 ) 2.45GHz 微 波 電 漿 裝 置 ( 含 真 空 及 氣 體 供 應 系 統 )(200 萬 元 ) 13.56MHz 高 頻 電 漿 裝 置 ( 含 真 空 及 氣 體 供 應 系 統 )(150 萬 元 ) 電 漿 濺 鍍 腔 體 ( 含 真 空 及 氣 體 供 應 系 統 )(165 萬 元 ) 等 重 要 設 備, 除 建 構 優 質 的 研 究 環 境 外, 亦 扮 演 提 供 產 業 界 服 務 促 成 產 學 合 作 之 目 的 3. 成 立 跨 系 院 之 研 發 團 隊 為 有 效 整 合 校 內 研 發 人 力, 已 於 2003 年 起, 正 式 成 立 跨 系 院 之 電 漿 技 術 研 發 小 組, 小 組 成 員 涵 蓋 工 程 學 院 之 工 程 技 術 研 究 所 機 械 系 化 材 系, 以 及 電 資 學 院 之 電 機 系 等, 共 十 餘 名 之 相 關 之 教 師 成 立 以 來, 定 期 集 會, 研 商 發 展 主 題, 並 共 同 進 行 研 究 工 作 之 合 作, 已 形 成 一 個 具 體 之 研 發 團 隊 4. 辦 理 各 項 國 內 外 學 術 交 流 活 動 為 建 構 與 國 內 外 相 關 研 究 單 位 之 聯 繫 管 道, 以 便 透 過 交 流 活 動, 尋 找 合 作 夥 伴, 並 從 中 學 習 他 人 經 驗, 以 確 認 發 展 方 向 之 正 確, 本 校 已 陸 續 舉 辦 多 項 國 內 外 交 流 活 動 如 下 : (1) 九 十 二 年 十 月 二 十 七 二 十 八 日 舉 辦 兩 場 國 際 電 漿 研 討 會 (2003 電 漿 應 用 技 術 研 討 會 ) - 邀 請 日 本 名 古 屋 大 學 Osamu Takai 教 授 講 授 有 關 電 漿 表 面 改 質 的 發 展 與 應 用 ; - 邀 請 加 拿 大 McMaster 大 學 電 機 系 Chang 教 授 講 授 電 漿 在 廢 棄 物 處 理 之 議 題 ; - 邀 請 核 能 研 究 所 專 家 講 授 以 電 漿 進 行 廢 棄 物 處 理 之 技 術 ; - 邀 請 福 懋 公 司 工 程 師 講 授 不 織 布 之 表 面 改 質 技 術 (2) 九 十 二 年 十 一 月 六 日 至 十 五 日, 本 校 組 成 14 人 之 電 漿 應 用 技 術 訪 問 團, 訪 問 日 本 名 古 屋 大 學 豐 橋 科 技 大 學 東 北 大 學 宇 都 宮 大 學 東 京 大 學 武 藏 大 學 等 六 所 大 學 之 電 漿 實 驗 室, 並 與 相 關 之 研 究 人 員 與 教 授 進 行 討 論, 獲 益 匪 淺 (3) 九 十 二 年 十 二 月 十 五 日 至 十 七 日, 舉 辦 第 三 屆 亞 太 電 漿 應 用 技 術 國 際 會 議, 共 有 國 內 外 120 位 產 官 學 研 專 家 學 者 與 會, 國 外 參 加 人 員 有 45 位, 分 別 來 自 9

10 日 本 美 國 加 拿 大 澳 洲 韓 國 俄 羅 斯 尼 泊 爾 中 國 大 陸 等 地, 共 有 77 篇 論 文 發 表, 分 別 為 電 漿 原 理 製 程 廢 水 處 理 廢 氣 處 理 生 醫 應 用 表 面 改 質 等 領 域 (4) 九 十 三 年 八 月, 本 校 電 漿 小 組 教 師 率 工 程 技 術 研 究 所 研 究 生 一 行 十 人, 受 日 本 武 藏 工 業 大 學 之 邀, 赴 日 本 參 加 該 校 電 漿 技 術 實 驗 室 研 究 生 論 文 發 表 研 討 會, 雙 方 師 生 除 發 表 論 文, 相 互 研 討 交 流 外, 並 於 武 藏 工 業 大 學 電 漿 技 術 實 驗 室 實 際 合 作 實 驗, 具 體 落 實 學 術 交 流, 達 相 互 觀 摩 成 長 之 目 的 (5) 九 十 三 年 九 月 十 三 日 舉 辦 電 漿 鍍 膜 在 藥 劑 生 醫 及 鑽 石 材 料 上 之 最 新 應 用 研 討 會, 共 有 三 項 議 題 : (i) Dr. M. Kuzuya ( 日 本 岐 阜 藥 科 大 學 教 授 校 長 顧 問 ), 主 講 電 漿 技 術 在 醫 藥 學 上 所 展 開 之 新 應 用 ; (ii) Dr. T. Kameyama ( 日 本 產 業 技 術 綜 合 研 究 所 中 部 中 心 主 任 代 理 ), 主 講 高 週 波 熱 電 漿 法 形 成 之 活 體 適 合 性 磷 灰 石 皮 膜 (iii) Dr. K. Teii ( 日 本 九 州 大 學 副 教 授 ), 主 講 電 漿 合 成 法 在 鑽 石 及 相 關 材 料 之 新 應 用 (6) 九 十 三 年 十 二 月, 日 本 武 藏 工 業 大 學 電 漿 技 術 實 驗 室 主 持 人,Ono 教 授 ( 現 為 日 本 電 氣 學 會 副 會 長 ), 應 本 校 工 程 學 院 邀 請, 率 該 校 研 究 所 研 究 生 一 行 七 人 前 來 本 校, 與 本 校 電 漿 小 組 師 生, 進 行 學 術 交 流, 雙 方 師 生 除 發 表 論 文, 相 互 研 討 交 流 外, 並 於 本 校 貴 儀 中 心 實 際 進 行 合 作 實 驗, 交 換 心 得 與 會 師 生 皆 感 收 益 匪 淺 5. 擬 定 發 展 主 軸 及 研 發 方 向 除 確 定 以 應 用 性 電 漿 技 術 之 開 發 為 發 展 方 向 外, 由 於 電 漿 技 術 應 用 範 圍 廣 泛, 於 發 展 初 期 選 定 適 當 之 研 發 重 點 項 目, 為 十 分 重 要 的 事 項 本 計 畫 之 基 礎 即 在 於 確 定 本 校 於 電 漿 領 域 中 之 發 展 項 目, 逐 步 進 行 研 發, 以 期 獲 致 卓 越 之 成 效 中 期 : 1. 持 續 整 合 校 內 研 發 人 力, 使 研 發 陣 容 更 為 堅 強 10

11 2. 持 續 充 實 本 校 貴 儀 中 心 之 設 備, 使 研 發 工 具 更 為 健 全 唯 本 階 段 之 發 展 目 標, 不 再 僅 購 入 成 套 之 現 成 設 備, 將 逐 步 以 建 立 根 據 應 用 之 需 求, 自 行 設 計 組 裝 之 能 力 為 主, 以 使 研 發 項 目 可 配 合 產 業 實 際 應 用 需 求, 而 具 有 彈 性, 不 再 僅 侷 限 於 成 套 之 現 成 設 備 之 功 能 限 制 3. 持 續 辦 理 各 項 國 內 外 學 術 研 討 會 國 際 交 流 活 動, 以 繼 續 吸 取 他 人 經 驗, 提 升 研 發 能 力 4. 主 導 國 內 電 漿 學 會 之 成 立, 除 為 國 內 電 漿 界 提 供 服 務 外, 亦 可 藉 以 使 本 校 成 為 國 內 電 漿 界 專 家 學 者 溝 通 之 平 台 5. 規 劃 本 校 電 漿 學 程, 為 培 育 產 業 所 需 之 電 漿 人 才, 提 供 有 系 統 之 課 程 與 訓 練, 可 直 接 培 養 本 校 同 學 成 為 國 內 電 漿 產 業 之 堅 兵 6. 於 本 校 工 程 技 術 研 究 所 成 立 電 漿 應 用 技 術 組, 直 接 招 考 有 志 於 電 漿 技 術 研 發 之 碩 士 班 研 究 生, 投 入 電 漿 技 術 之 研 發 俟 報 考 人 數 踴 躍 時, 於 本 階 段 成 立 獨 立 之 電 漿 技 術 工 程 研 究 所 碩 士 班, 以 強 化 研 發 陣 容 7. 完 成 初 期 計 畫 中 選 定 之 各 項 研 發 項 目, 累 積 研 發 經 驗 與 能 量, 完 成 將 研 發 成 果 實 際 投 入 產 業 應 用 之 準 備 長 期 : 1. 配 合 本 校 育 成 中 心 之 成 立, 並 為 加 強 與 相 關 產 業 密 切 合 作, 使 進 行 之 研 發 項 目 具 實 際 應 用 之 價 值, 擬 於 本 階 段 擇 定 適 合 廠 商, 進 駐 本 校 育 成 中 心, 以 確 使 發 展 之 項 目 俱 可 實 際 應 用 之 價 值 與 潛 力 2. 再 充 實 本 校 貴 儀 中 心 之 設 備, 為 產 業 界 辦 理 各 項 訓 練 課 程 研 討 會, 使 本 校 之 電 漿 技 術 應 用 中 心 成 為 業 界 有 關 電 漿 技 術 諮 詢 之 平 台, 並 成 為 培 育 我 國 電 漿 技 術 人 才 之 重 鎮 11

12 參 計 畫 目 標 ( 發 展 重 點 項 目 ) 本 計 畫 係 為 發 展 應 用 性 電 漿 技 術 為 本 校 特 色 為 目 標 而 擬 定, 為 一 結 合 本 校 工 程 學 院 機 械 系 化 材 系 工 程 技 術 研 究 所, 及 電 資 學 院 電 機 系 所 電 子 系 所 之 相 關 研 究 人 力 及 資 源, 形 成 一 研 發 團 隊, 所 執 行 之 跨 系 院 整 合 型 計 畫 其 主 要 目 標 有 : - 於 校 內 型 成 一 跨 系 院 之 研 發 團 隊, 共 同 努 力, 提 昇 研 究 水 準, 創 造 研 發 成 果 - 蓄 積 研 發 能 量, 開 發 產 學 合 作, 使 本 校 成 為 區 域 性 之 電 漿 研 發 重 鎮 - 加 強 與 日 本 各 大 學 共 同 推 動 電 漿 技 術 之 交 流 與 技 術 轉 移, 促 使 電 漿 應 用 技 術 在 國 內 生 根 - 成 立 電 漿 應 用 技 術 學 程 或 研 究 所 碩 士 班, 結 合 師 資, 培 養 產 業 所 需 之 電 漿 技 術 人 才 電 漿 技 術 研 發 之 範 圍 極 為 廣 泛, 本 計 畫 之 主 要 內 容, 定 位 於 一 個 原 則 五 個 主 軸 七 個 重 點 研 發 項 目 為 主 茲 說 明 如 下 : 一 個 原 則 : 本 計 畫 以 應 用 性 電 漿 技 術 研 發 為 原 則, 強 調 計 畫 內 容 需 配 合 綠 色 科 技 以 及 具 實 用 性 為 主 要 前 題 五 個 主 軸 : 經 參 酌 各 國 電 漿 技 術 之 發 展 概 況, 及 國 內 綠 色 科 技 以 及 產 業 之 需 求, 擇 訂 五 個 發 展 主 軸 為 計 畫 初 中 期 發 展 之 主 要 方 向 五 個 主 軸 為 - 材 料 表 面 改 質 - 產 業 廢 棄 物 資 源 化 - 蔬 果 保 鮮 之 應 用 - 電 漿 鍍 膜 技 術 - 金 屬 防 蝕 及 水 下 銲 接 之 應 用 七 個 重 點 研 發 項 目 ( 子 計 畫 ) 如 下 : 子 計 畫 一 : 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 炬 應 用 於 材 料 表 面 改 質 之 技 術 開 發 研 究 子 計 畫 二 : 高 分 子 材 料 之 電 漿 分 解 及 合 成 製 程 之 分 析 與 控 制 子 計 畫 三 : 電 漿 技 術 於 蔬 果 保 鮮 之 應 用 12

13 子 計 畫 四 : 奈 米 粒 徑 鑽 石 薄 膜 之 形 成 與 應 用 於 PDP 用 微 放 電 電 擊 之 研 究 子 計 畫 五 : 應 用 電 漿 技 術 於 insitu doping 自 旋 電 子 半 導 體 鍍 膜 技 術 研 究 子 計 畫 六 : 以 微 弧 電 漿 技 術 進 行 鎂 鋰 合 金 防 蝕 之 研 究 子 計 畫 七 : 水 下 電 漿 銲 接 及 分 析 技 術 之 研 究 透 過 前 述 子 計 畫 之 完 成, 當 可 累 積 相 當 之 研 究 成 果, 逐 步 完 成 所 設 定 之 目 標 13

14 肆 具 體 內 容 及 配 套 措 施 一 具 體 內 容 本 計 畫 以 應 用 性 電 漿 技 術 研 發 為 原 則, 強 調 計 畫 內 容 需 具 實 用 性 為 主 要 前 題 在 此 發 展 原 則 下, 經 參 酌 各 國 電 漿 技 術 之 發 展 概 況, 及 國 內 產 業 之 需, 擇 訂 五 個 發 展 主 軸 為 計 畫 初 中 期 發 展 之 主 要 方 向 五 個 主 軸 為 材 料 表 面 改 質 產 業 廢 棄 物 資 源 化 蔬 果 保 鮮 之 應 用 電 漿 鍍 膜 技 術 金 屬 防 蝕 及 水 下 銲 接 之 應 用 等 以 下 扼 要 說 明 五 個 發 展 主 軸 之 主 要 研 究 方 向 ( 一 ) 材 料 表 面 改 質 之 研 發 與 應 用 各 種 塑 膠 ( 布 ) 不 織 布 鐵 弗 龍 等, 本 來 為 疏 水 性 之 材 料, 以 電 漿 處 理, 改 成 親 水 性 後, 塑 膠 ( 布 ) 上 容 易 電 鍍 ( 印 刷 ) 不 織 布 可 具 有 與 天 然 纖 維 同 等 之 功 能, 用 於 戶 外 可 不 讓 雨 滴 附 著, 避 免 塵 砂 之 污 染, 帶 有 親 水 性 鐵 弗 龍 等 材 料 將 有 利 於 精 密 之 複 合 電 鍍, 均 有 助 於 提 高 產 品 之 附 加 價 值 因 此 表 面 改 質 之 實 用 化 將 有 賴 於 提 高 親 水 性 處 理 之 速 度 及 處 理 後 之 親 水 性 耐 久 性 此 外, 由 低 壓 電 漿 對 紡 織 品 表 面 改 質 特 性, 已 證 實 電 漿 可 以 改 變 纖 維 表 面 化 學 鍵 結 構, 達 成 吸 濕 性 及 表 面 清 潔 效 應, 使 印 染 及 吸 附 性 能 增 進, 也 因 為 有 自 由 基 的 產 生 而 促 進 了 氧 化 及 接 枝 等 二 次 反 應, 使 纖 物 表 面 合 成 新 膜 而 特 性 大 幅 改 變, 在 大 氣 電 漿 中, 預 期 也 會 有 相 似 效 果 本 研 究 主 軸 將 使 用 微 波 及 高 頻 等 大 氣 電 漿, 研 究 處 理 效 果 與 電 漿 條 件 之 關 係, 並 作 相 互 比 較, 以 促 進 其 實 用 化 而 目 前 本 校 電 漿 研 究 中 心 正 進 行 與 福 懋 等 產 業 進 行 不 織 布 之 表 面 改 質 研 究, 並 結 合 模 具 產 業 界 與 工 具 產 業 界 進 行 金 屬 與 刀 具 之 表 面 改 質, 以 氧 電 漿 氮 電 漿, 進 行 金 屬 表 面 氮 化 氧 化 形 成 陶 瓷 層 之 工 作 以 使 其 硬 度 提 高, 以 延 長 使 用 壽 命 ( 二 ) 廢 棄 物 處 理 與 資 源 化 技 術 研 發 與 應 用 全 世 界 每 年 排 出 龐 大 數 量 之 廢 棄 塑 膠, 傳 統 處 理 法 多 半 為 填 埋 土 中 或 當 作 熱 能 焚 化, 回 收 利 用 者 極 為 有 限, 如 能 開 發 有 效 之 利 用 方 法, 不 僅 有 助 於 解 決 環 保 問 題, 從 節 省 資 源 之 觀 點 來 看 亦 極 為 重 要 電 漿 技 術 應 用 於 分 解 廢 棄 高 分 子 材 料, 具 有 光 分 解 熱 分 解 物 理 性 及 化 學 性 分 解 諸 效 應, 產 生 大 量 之 離 子 與 活 性 粒 子, 這 些 粒 子 如 能 夠 有 效 控 制, 可 期 待 令 其 反 應 成 為 各 種 具 有 高 附 加 價 值 之 工 業 用 原 料, 回 收 利 用 本 校 電 漿 研 究 中 心 曾 使 用 2.45GHz 微 波 放 電 水 蒸 氣 電 漿, 在 氣 壓 1~6Torr 範 圍 內 分 解 PE 材 料, 再 合 成 為 Alcohol Aldehyde Ketone 等 工 業 用 原 料 由 於 水 蒸 汽 容 易 吸 收 微 波 能 量, 溫 度 可 自 動 提 昇 至 1000K 以 上, 令 PE 蒸 發 分 解 極 為 方 便, 又 因 能 量 密 集 可 產 生 大 量 之 活 性 粒 子, 有 助 於 再 合 成, 目 前 所 合 成 之 物 質 為 含 碳 原 子 1 至 5 之 醇 類 原 料, 為 提 高 合 成 物 質 之 選 擇 性, 以 加 強 其 附 加 價 值, 有 需 要 控 制 電 漿 14

15 內 之 電 子 溫 度, 亦 即 大 幅 改 變 放 電 之 氣 壓 範 圍 (10-3 ~10Torr) 以 及 試 行 混 合 不 同 氣 體 於 水 蒸 汽 內 又 因 微 波 放 電 所 產 生 之 電 漿 體 積 有 限, 為 顧 及 今 後 實 用 化 之 目 的, 希 望 能 夠 以 13.56MHz RF 放 電 代 替,RF 放 電 較 容 易 於 較 廣 之 氣 壓 範 圍 內 產 生 大 容 積 之 電 漿, 但 是 RF 放 電 之 水 蒸 汽 電 漿 溫 度 不 會 自 動 提 昇, 必 須 人 工 加 熱 至 700K 以 上, 始 能 令 PE 蒸 發 分 解, 電 漿 內 產 生 之 活 性 粒 子 種 類 與 密 度 亦 與 微 波 放 電 略 有 不 同, 則 需 進 一 步 研 究 未 來 之 研 究, 計 劃 利 用 高 頻 電 漿 裝 置 作 基 礎 研 究, 達 成 控 制 產 生 物 之 種 類 外, 並 預 定 以 材 料 加 熱 方 式 使 用 高 頻 電 漿 裝 置 作 大 量 處 理 之 研 究, 以 促 進 此 技 術 之 實 用 化 又 熱 電 漿 炬 則 將 用 於 醫 療 用 廢 棄 物 之 焚 化 處 理, 加 強 回 收 物 之 再 利 用, 以 降 低 成 本, 達 成 技 術 之 實 用 化 此 種 方 式 僅 需 小 規 模 之 裝 置, 投 資 容 易, 分 置 於 鄉 鎮 村 里, 可 解 決 廢 棄 物 處 理 之 問 題, 同 時 亦 有 省 資 源 之 效 果, 一 舉 兩 得, 將 對 國 家 社 會 有 相 當 之 貢 獻 極 大 無 疑 另 一 研 究 主 題 是 把 硫 份 從 尚 未 氫 化 的 不 飽 和 的 汽 油 (C4-C10) 物 流 中 除 去 在 這 些 碳 氫 化 合 物 物 流 內 同 時 存 在 的 Thiophene 和 alkyl-thiophens 的 反 應 性 比 其 他 的 有 機 硫 化 物 ( 即 烷 基 硫 化 物 硫 醇 ) 差 另 外, 在 引 擎 內 燃 燒 及 在 觸 媒 裂 解 單 元 內 硫 化 物 產 生 之 SOX 會 造 成 地 區 性 的 污 染 及 使 汽 車 的 排 氣 管 內 之 催 化 劑 中 毒 在 精 鍊 廠 及 石 油 化 學 製 品 物 流 普 遍 存 在 的 輕 烷 氫 化 合 物 其 時 常 使 用 氫 氣 進 行 氫 化 反 應 結 合 放 電 電 漿 和 觸 媒 ( 或 吸 收 劑 ) 是 以 高 電 壓 形 成 電 漿 的 程 序 中, 直 接 分 解 部 分 反 應 物 離 子 自 由 基, 在 由 離 子 自 由 基 進 行 進 一 步 之 反 應 這 種 結 合 放 電 電 漿 和 觸 媒 ( 或 吸 收 劑 ) 的 反 應 程 序 的 反 應 溫 度 比 傳 統 觸 媒 反 應 溫 度 較 低, 所 以 又 稱 非 熱 電 漿 程 序 本 研 發 中 心 計 劃 導 入 此 非 - 熱 電 漿 程 序 於 thiophene 觸 媒 加 氫 脫 硫 反 應 研 究 上, 希 望 藉 此 非 - 熱 電 漿 程 序 的 導 入, 能 有 效 地 提 昇 反 應 速 率 降 低 反 應 溫 度 增 加 反 應 之 選 擇 性 及 提 高 目 的 生 成 物 之 產 率 ( 三 ) 蔬 果 保 鮮 之 應 用 蔬 果 採 收 後 其 組 織 細 胞 之 生 理 生 化 活 動 仍 不 斷 進 行 著, 如 : 呼 吸 作 用 蒸 發 作 用 乙 烯 生 成 成 份 變 化 微 生 物 的 接 觸, 以 及 有 發 芽 發 根 萎 凋 老 化 及 腐 爛 等 現 象, 這 些 均 會 影 響 蔬 果 的 商 品 價 值, 所 以 先 瞭 解 採 後 的 各 種 生 理 變 化, 再 配 合 適 當 方 法 加 以 控 制 以 確 保 產 品 的 品 質 與 新 鮮 度 乙 烯 是 一 種 氣 體 植 物 荷 爾 蒙, 調 節 或 影 響 許 多 植 物 生 長 發 育 及 逆 境 所 引 發 的 生 理 變 化 過 程 以 電 漿 法 輔 助 乙 烯 反 應 方 式 來 減 少 乙 烯 含 量 的 作 法, 作 為 延 長 蔬 果 保 鮮 期 限, 是 近 期 研 究 的 主 流 本 發 展 主 軸 以 大 氣 電 漿 來 導 引 乙 烯 分 解 並 氧 化, 以 減 低 蔬 果 產 生 並 釋 放 之 乙 烯 成 分 由 於 理 想 之 乙 烯 含 量 為 1ppm 以 下, 及 大 氣 電 漿 產 生 處 理 低 含 量 之 乙 烯 氣 體, 大 氣 電 漿 產 生 器 之 設 計 是 本 研 究 計 畫 中 極 重 要 的 課 題 之 一 由 於 實 用 性 甚 高, 故 擇 定 為 本 計 畫 研 發 主 軸 之 一 15

16 ( 四 ) 電 漿 鍍 膜 技 術 之 研 發 與 應 用 由 於 系 統 潔 淨 度 高, 鍍 層 可 達 單 晶 磊 晶 等 高 品 質 晶 態, 氣 相 沉 積 薄 膜 技 術 已 廣 為 半 導 體 光 電 光 纖 通 訊 等 高 科 技 產 業 所 採 用 本 校 化 材 系 光 電 材 料 實 驗 室 多 年 來 致 力 有 機 金 屬 化 學 氣 相 沉 積 (MOCVD) 及 物 理 氣 相 沉 積 (PVD) 研 究, 已 對 製 程 開 發 及 反 應 機 構 探 討 累 積 相 當 經 驗 近 年, 在 開 發 以 濺 鍍 緩 衝 層 搭 配 CVD 技 術, 已 可 利 用 表 面 原 子 之 離 子 鍵 及 自 身 組 裝 能 力, 陸 續 發 現 一 維 線 狀 氧 化 銅, 金 屬 銅, 二 維 平 面 六 角 板 狀 氧 化 鋅, 及 三 維 立 體 網 狀 銅 等 奈 米 結 構, 具 光 電 感 測, 表 面 催 化 等 應 用 潛 力 在 運 用 光 譜 分 析, 以 同 步 鍍 膜 與 氣 相 分 析 進 行 製 程 之 開 發, 此 新 方 法 已 成 功 於 常 壓 320 o C 鍍 得 近 磊 晶 品 質 之 (002) ZnO 膜, 於 360 o C 鍍 得 多 金 屬 元 素 鐵 氧 磁 膜 在 光 電 產 業 界 上 為 一 具 有 發 展 潛 力 的 材 料, 在 白 光 LED/LD 方 面, 可 以 取 代 氮 化 鎵, 在 LCD 透 明 導 電 層 方 面, 可 以 取 代 ITO, 而 氧 化 鋅 也 是 光 觸 媒 材 料 若 能 藉 重 電 漿 激 發, 可 以 大 幅 提 高 CVD 系 統 內 反 應 氣 體 之 解 離 度, 配 合 外 加 磁 場 電 場, 從 而 改 變 與 操 控 氣 態 反 應 物 種 之 飛 行 方 向, 及 在 基 板 表 面 擴 散, 成 核 長 晶 形 式 由 此 創 造 新 穎 高 價 值 奈 米 結 構 鍍 層 同 時 藉 由 電 漿 輔 助, 提 高 系 統 內 氣 體 激 態 物 質 濃 度, 降 低 主 要 活 化 複 體 能 階, 達 到 進 一 步 製 程 低 溫 化 由 於 先 進 電 子 / 光 電 元 件 愈 漸 短 輕 薄 小, 且 結 構 多 層 化, 如 何 避 免 交 互 擴 散 (inter diffusion), 確 保 介 面 分 明, 製 程 低 溫 化 為 常 用 方 法, 後 續 之 研 究, 將 朝 室 溫 及 近 室 溫 鍍 膜 為 目 標 藉 重 電 漿 提 高 CVD 系 統 內 氣 體 解 離 度, 達 到 製 程 低 溫 化, 以 鍍 覆 至 較 不 耐 高 熱 的 塑 膠 基 板, 將 是 電 漿 技 術 扮 演 之 主 導 地 位 另 一 方 面, 將 與 廠 商 協 力 開 發 新 製 程, 設 計 具 新 功 能 之 反 應 器 另 外 對 奈 米 粒 徑 鑽 石 薄 膜 之 形 成 與 應 用 於 PDP 用 微 放 電 電 極 之 研 究 亦 為 發 展 目 標 之 一, 鑽 石 具 有 優 異 之 電 氣 熱 及 機 械 方 面 之 特 性, 尤 其 是 氫 氣 終 端 (Hydrogen terminated) 鑽 石 表 面, 具 有 物 質 中 極 罕 見 有 之 負 性 氣 體 親 合 力 (Negative electron affinity), 可 期 待 實 現 極 高 之 二 次 電 子 釋 放 係 數 (γ 係 數 ), 可 用 於 電 漿 顯 示 器 (PDP) 以 及 各 種 微 放 電 之 新 電 極 材 料 此 研 究 正 與 日 本 九 州 大 學 合 作 進 行 中 ( 五 ) 金 屬 防 蝕 及 水 下 銲 接 之 應 用 微 弧 電 漿 氧 化 表 面 處 理 在 輕 金 屬 的 應 用 上 是 一 極 具 潛 力 的 新 興 技 術, 由 於 其 優 異 的 抗 蝕 性 及 硬 度, 使 得 輕 金 屬 在 講 求 輕 量 化 的 設 計 中 能 開 拓 更 寬 廣 的 用 途 而 利 用 電 漿 技 術 之 焊 接 16

17 與 切 割 亦 是 廣 泛 應 用 的 領 域, 尤 其 因 應 未 來 核 電 廠 高 輻 射 區 工 件 的 銲 補 維 修 特 性, 開 發 水 下 電 漿 銲 接 之 創 新 方 法 進 行 相 關 銲 補 技 術 更 為 十 分 需 要, 且 具 開 發 潛 力 之 研 發 方 向 透 過 銲 接 設 備 設 計 修 改 銲 補 參 數 與 銲 件 束 縛 條 件 的 控 制 銲 接 溫 度 場 / 應 力 之 量 測 等 方 法, 嚴 格 控 制 傳 入 熱 影 響 區 與 母 材 之 銲 接 熱 量, 配 合 銲 件 治 具 的 設 計 使 用, 以 期 達 到 降 低 銲 接 熱 應 力 與 殘 留 應 力 的 效 果, 進 而 避 免 熱 影 響 區 裂 紋 的 發 生, 使 銲 補 維 修 之 品 質 與 成 功 率 大 幅 提 昇, 並 建 立 相 關 參 數 資 料 庫 提 供 銲 補 技 術 人 員 參 考 依 據, 此 技 術 除 了 為 核 能 安 全 盡 一 份 心 力 之 外, 更 可 應 用 到 經 常 傳 出 公 安 事 故 的 高 壓 鍋 爐 化 學 油 槽 等, 產 業 界 急 需 解 決 的 銲 補 問 題 故 本 計 畫 亦 將 金 屬 防 蝕 及 水 下 銲 接 之 應 用 列 為 發 展 主 軸 之 一 在 前 述 五 個 發 展 主 軸 下, 所 擬 定 之 七 個 重 點 研 發 項 目 ( 子 計 畫 ) 如 下 : 子 計 畫 一 : 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 鉅 應 用 於 材 料 表 面 改 質 之 技 術 開 發 研 究 子 計 畫 二 : 高 分 子 材 料 之 電 漿 分 解 及 合 成 製 程 之 分 析 與 控 制 子 計 畫 三 : 電 漿 技 術 於 蔬 果 保 鮮 之 應 用 子 計 畫 四 : 奈 米 粒 徑 鑽 石 薄 膜 之 形 成 與 應 用 於 PDP 用 微 放 電 電 極 之 研 究 子 計 畫 五 : 應 用 電 漿 技 術 於 insitu doping 自 旋 電 子 半 導 體 鍍 膜 技 術 研 究 子 計 畫 六 : 以 微 弧 電 漿 技 術 進 行 鎂 鋰 合 金 防 蝕 之 研 究 子 計 畫 七 : 水 下 電 漿 銲 接 及 分 析 技 術 之 研 究 有 關 七 個 重 點 研 發 項 目 與 五 個 發 展 主 軸 間 之 關 聯 性, 可 以 下 圖 表 示 七 個 子 計 畫 之 內 容 則 詳 述 於 本 計 畫 之 附 錄 部 分 17

18 二 配 套 措 施 為 發 展 應 用 性 電 漿 計 技 術 為 本 校 之 發 展 特 色, 已 完 成 或 規 劃 中 之 配 套 措 施 包 括 有 下 列 九 項 : 成 立 之 電 漿 應 用 技 術 研 發 中 心 貴 重 儀 器 中 心 整 合 全 校 相 關 之 重 點 實 驗 室 修 訂 本 校 教 師 專 題 研 究 經 費 補 助 辦 法 設 立 電 漿 學 程 於 工 程 技 術 研 究 所 中 設 立 電 漿 技 術 組 籌 組 全 國 電 漿 學 會 持 續 辦 理 電 漿 技 術 國 際 合 作 交 流 之 學 術 參 訪 活 動 研 發 人 力 之 整 合 等 項 目 茲 分 述 如 下 : ( 一 ) 續 由 已 成 立 之 電 漿 應 用 技 術 研 發 中 心, 在 召 集 人 鄭 信 力 教 授 主 持 下, 整 合 校 內 相 關 研 究 基 礎, 領 導 由 涵 蓋 化 材 機 械 電 機 三 系 十 數 位 老 師 所 組 成 之 電 漿 研 究 團 隊, 定 期 召 開 會 議, 進 行 專 題 研 討, 以 進 行 跨 系 院 合 作, 資 源 整 合, 推 動 電 漿 技 術 之 研 發 ( 二 ) 續 由 已 成 立 之 貴 重 儀 器 中 心, 為 配 合 電 漿 技 術 發 展, 整 合 研 究 資 源, 建 構 跨 院 系 之 優 質 的 研 究 環 境 目 前 已 有 之 重 要 設 備 計 有 : - 熱 場 發 射 式 掃 描 電 子 顯 微 鏡 暨 附 設 EDS WDS 分 析 設 備 ( 共 1200 萬 ), 主 要 用 途 為 : 材 料 表 面 觀 察 及 元 素 之 定 性 與 定 量 分 析 分 析 - X 光 繞 射 儀 (350 萬 ), 主 要 用 途 : 薄 膜 及 粉 末 之 成 分 分 析 - 紅 外 線 熱 影 像 設 備 (350 萬 ), 主 要 用 途 : 以 影 像 特 性 分 析 熱 場 分 布 狀 況 GHz 微 波 電 漿 裝 置 ( 含 真 空 及 氣 體 供 應 系 統 )(200 萬 元 ), 主 要 用 途 : 微 波 電 漿 容 易 在 1Torr 以 下 之 低 氣 壓 產 生 大 量 之 活 性 粒 子, 適 用 於 材 料 表 面 改 質 及 各 種 薄 膜 之 形 成 之 應 用 研 究 MHz 高 頻 電 漿 裝 置 ( 含 真 空 及 氣 體 供 應 系 統 ),150 萬 元 主 要 用 途 : 能 量 雖 不 如 微 波 放 電 密 集, 但 可 從 數 10Torr 至 10-2Torr 之 廣 泛 氣 壓 範 圍 內 放 電, 產 生 大 容 積 之 電 漿, 適 用 於 材 料 之 表 面 改 質 薄 膜 之 形 成 以 及 各 種 廢 氣 與 廢 棄 物 之 分 解 處 理, 較 多 用 於 各 種 實 用 化 之 研 究 裝 置 - 電 漿 濺 鍍 腔 體 ( 含 真 空 及 氣 體 供 應 系 統 ),165 萬 元 主 要 用 途 : 利 用 腔 體 提 供 之 低 壓 真 空 環 境 及 可 加 熱 基 座, 執 行 大 尺 寸 基 板 表 面 光 電 半 導 體 膜 沉 積 及 其 他 應 用 研 究 ( 三 ) 整 合 全 校 相 關 之 重 點 實 驗 室, 充 分 支 援 電 漿 研 究 發 展 相 關 檢 測 之 儀 器 設 備 如 表 列 各 項 : 18

19 粉 末 科 技 實 驗 室 微 細 電 鑄 實 驗 室 資 源 實 驗 室 精 密 儀 分 實 驗 室 電 子 / 光 電 技 術 實 驗 室 離 子 分 析 儀 定 酸 自 動 滴 定 儀 自 動 滴 定 儀 粒 徑 分 析 儀 離 子 層 析 儀 (IC) 阻 抗 分 析 儀 氣 相 層 析 儀 熱 差 分 析 儀 高 速 液 相 分 析 儀 原 子 吸 收 光 譜 儀 液 相 層 析 儀 紅 外 線 光 譜 儀 傅 立 葉 轉 換 紅 外 光 譜 儀 氣 相 層 析 儀 ( 四 ) 修 訂 本 校 教 師 專 題 研 究 經 費 補 助 辦 法 由 本 校 提 供 教 師 之 專 題 研 究 經 費, 優 先 支 持 與 本 特 色 計 畫 相 關 之 研 究 主 題, 並 給 予 較 高 額 之 補 助 經 費, 以 透 過 學 校 政 策, 吸 引 更 多 教 師 投 入 特 色 發 展 計 畫 ( 五 ) 電 漿 技 術 學 程 之 整 合 規 劃 本 校 於 2003 年 成 立 電 漿 應 用 技 術 研 發 中 心 時, 已 進 行 電 漿 技 術 相 關 之 基 礎 理 論 及 進 階 課 程 規 劃, 因 配 合 本 計 畫 之 執 行, 擬 整 合 跨 系 所 成 立 學 程 目 標 之 相 關 課 程, 使 學 生 對 於 電 漿 應 用 技 術 具 有 理 論 基 礎 與 實 務 經 驗 其 課 程 之 相 關 性 如 下 所 示 : 基 礎 理 論 課 程 : 材 料 科 學 導 論 大 學 物 理 ( 一 )( 二 ) 大 學 化 學 ( 一 )( 二 ) 有 機 化 學 ( 一 )( 二 ) 奈 米 科 技 概 論 近 代 物 理 量 子 力 學 等 進 階 課 程 : 電 漿 工 程 薄 膜 技 術 電 磁 學 微 波 化 學 光 電 工 程 概 論 電 子 材 料 應 用 電 化 學 表 面 處 理 加 工 學 高 分 子 材 料 粉 粒 體 製 程 廢 棄 物 處 理 電 子 顯 微 鏡 學 X- 光 繞 射 專 論 水 及 廢 水 處 理 化 學 蒸 鍍 與 濺 鍍 ( 六 ) 於 工 程 技 術 研 究 所 中 設 立 電 漿 技 術 組 19

20 ( 七 ) 籌 組 全 國 中 華 電 漿 工 程 學 會 主 導 國 內 電 漿 學 會 之 成 立, 除 為 國 內 電 漿 界 提 供 服 務 外, 亦 可 藉 以 使 本 校 成 為 國 內 電 漿 界 專 家 學 者 溝 通 之 平 台 ( 八 ) 持 續 辦 理 電 漿 技 術 國 際 合 作 交 流 之 學 術 參 訪 活 動 持 續 辦 理 電 漿 技 術 國 際 合 作 交 流 之 學 術 參 訪 活 動, 將 有 助 於 本 校 掌 握 電 漿 相 關 領 域 最 新 技 術 發 展 概 況, 並 與 產 業 界 保 持 密 切 之 連 繫, 瞭 解 產 業 實 際 應 用 所 需, 以 使 研 發 主 題 得 與 業 界 需 求 同 步 ( 九 ) 本 校 參 與 電 漿 研 發 之 研 究 人 員 整 合 本 校 參 與 電 漿 研 發 之 研 究 人 員, 目 前 已 依 相 關 專 長, 整 合 如 下 : 姓 名 系 所 專 長 堤 井 ( 鄭 ) 信 力 工 程 學 院 講 座 教 授 電 漿 技 術 污 染 物 處 理 丁 鯤 機 械 系 教 授 薄 膜 熱 傳 計 算 流 體 力 學 葛 自 祥 機 械 系 副 教 授 流 體 力 學 模 式 分 析 沈 永 康 機 械 系 副 教 授 模 具 加 工 與 製 造 陳 志 文 機 械 系 講 師 電 漿 焊 接 林 文 雄 機 械 系 講 師 紅 外 線 熱 影 像 技 術 雷 射 技 術 鄭 進 山 化 材 系 副 教 授 觸 媒 動 力 能 源 回 收 李 九 龍 化 材 系 副 教 授 微 細 電 鑄 污 染 防 治 張 宇 能 材 系 副 教 授 氣 相 沉 積 薄 膜 技 術 光 電 材 料 許 秀 菱 化 材 系 副 教 授 相 平 衡 熱 力 學 劉 沖 明 化 材 系 助 理 教 授 材 料 檢 測 郭 冠 麟 化 材 系 講 師 單 元 操 作 許 崑 彬 電 機 系 講 師 電 子 通 訊 20

21 伍 實 施 進 度 及 分 工 一 分 工 本 計 畫 由 本 校 電 漿 技 術 研 發 中 心 負 責 統 合, 並 依 據 計 畫 之 五 個 發 展 主 軸, 分 為 五 個 研 究 群, 分 別 負 責 發 展 主 軸 下 之 研 究 重 點 項 目 ( 子 計 畫 ) 如 下 : 材 料 表 面 改 質 研 究 群 - 負 責 子 計 畫 一 : 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 鉅 應 用 於 材 料 表 面 改 質 之 技 術 開 發 研 究 產 業 廢 棄 物 資 源 化 研 究 群 - 負 責 子 計 畫 二 : 高 分 子 材 料 之 電 漿 分 解 及 合 成 製 程 之 分 析 與 控 制 蔬 果 保 鮮 之 應 用 研 究 群 - 負 責 子 計 畫 三 : 電 漿 技 術 於 蔬 果 保 鮮 之 應 用 電 漿 鍍 膜 技 術 研 究 群 - 負 責 子 計 畫 四 : 奈 米 粒 徑 鑽 石 薄 膜 之 形 成 與 應 用 於 PDP 用 微 放 電 電 極 之 研 究 子 計 畫 五 : 應 用 電 漿 技 術 於 insitu doping 自 旋 電 子 半 導 體 鍍 膜 技 術 研 究 金 屬 防 蝕 及 水 下 銲 接 之 應 用 研 究 群 - 負 責 子 計 畫 六 : 以 微 弧 電 漿 技 術 進 行 鎂 鋰 合 金 防 蝕 之 研 究 子 計 畫 七 : 水 下 電 漿 銲 接 及 分 析 技 術 之 研 究 二 實 施 進 度 本 計 畫 為 期 三 年, 除 預 計 完 成 七 個 子 計 畫 外, 尚 預 計 完 成 相 關 配 合 事 項 預 定 之 進 度 如 下 : ( 一 ) 七 項 子 計 畫 之 個 別 進 度, 已 詳 列 於 各 子 計 畫 中 透 過 子 計 畫 之 執 行, 預 計 計 畫 之 第 一 年 : 分 別 完 成 電 漿 技 術 於 五 大 主 軸 方 向 七 項 重 點 項 目 之 基 礎 研 究, 並 於 本 年 將 所 需 研 究 設 備 陸 續 購 入 完 成 測 試 並 開 始 使 用 計 畫 之 第 二 年 : 進 一 步 完 成 電 漿 技 術 於 五 大 主 軸 方 向 七 項 重 點 項 目 之 研 究, 並 尋 找 合 作 產 業, 開 始 將 各 研 究 項 目 朝 實 用 化 方 向 進 行 21

22 計 畫 之 第 三 年 : 1. 配 合 本 校 育 成 中 心 之 成 立, 使 進 行 之 研 發 項 目 具 實 際 應 用 之 價 值, 並 擇 定 適 合 廠 商, 進 駐 本 校 育 成 中 心, 以 使 研 發 發 展 項 目 之 成 果 可 開 始 商 業 化 2. 本 校 貴 儀 中 心 之 設 備 已 獲 充 實, 可 開 始 為 產 業 界 辦 理 各 項 訓 練 課 程 研 討 會, 使 本 校 之 電 漿 技 術 研 發 中 心 成 為 業 界 有 關 電 漿 技 術 諮 詢 之 平 台, 並 成 為 培 育 我 國 電 漿 技 術 人 才 之 重 鎮 ( 二 ) 其 餘 預 計 完 成 相 關 配 合 之 重 要 事 項 如 下 : 1. 九 十 三 學 年 度 ( 計 畫 之 第 一 年 ), 完 成 本 校 教 師 專 題 研 究 經 費 補 助 辦 法 之 修 訂, 明 訂 凡 與 本 計 畫 相 關 之 專 題 研 究, 皆 優 先 於 以 補 助 2. 九 十 三 學 年 度 ( 計 畫 之 第 一 年 ), 設 立 電 漿 學 程, 並 開 始 實 施 3. 九 十 三 學 年 度 ( 計 畫 之 第 一 年 ), 籌 組 全 國 電 漿 學 會 成 立, 並 開 始 運 作 4. 九 十 四 學 年 度 ( 計 畫 之 第 二 年 ), 工 程 技 術 研 究 所 設 立 電 漿 技 術 組, 並 開 始 招 生 5. 九 十 六 學 年 度 ( 計 畫 之 第 三 年 ), 成 立 電 漿 技 術 研 究 所 碩 士 班 22

23 陸 經 費 運 用 及 行 政 支 援 情 形 第 一 學 年 ( 至 ) ( 單 位 : 新 台 幣 元 ) 類 別 設 備 名 稱 說 明 數 單 價 金 額 經 費 來 源 ( 資 本 門 / ( 中 / 英 文 ) 本 部 補 助 經 費 提 供 配 合 款 量 經 常 門 ) 需 求 之 單 位 金 額 資 本 門 多 功 能 原 子 材 料 表 面 分 析 用 1,000,000 1,000,000 1,000,000 1 力 顯 微 鏡 資 本 門 GCMASS 材 料 分 子 材 料 分 析 用 1 1,000,000 1,000,000 1,000,000 製 作 反 應 用 微 波 反 應 器 用 資 本 門 500, , ,000 腔 體 1 白 金 探 針 電 量 測 電 漿 特 性 用 資 本 門 腦 量 測 控 制 1 500, , ,000 系 統 RF 電 源 供 應 5KW 電 源, 電 子 軟 板 電 漿 資 本 門 1 1,000,000 1,000,000 1,000,000 器 處 理 用 1 1,000,000 1,000,000 1,000,000 資 本 門 脈 衝 高 壓 電 反 應 器 電 源 供 應 用 200, , ,000 源 裝 置 資 本 門 氧 氣 分 析 儀 反 應 器 環 境 條 件 控 制 用 ( 氣 200, , ,000 及 控 制 系 統 體 ) 資 本 門 二 氧 化 碳 分 反 應 器 環 境 條 件 控 制 用 ( 氣 200, ,000 析 儀 及 控 制 體 ) 1 200,000 系 統 資 本 門 高 頻 電 源 供 矩 陣 式 電 漿 炬 電 源 用 ( 一 200, ,000 應 器 300W 台 ) 1 200,000 資 本 門 脈 衝 電 源 供 水 中 電 漿 反 應 器 電 源 用 應 系 統 資 本 門 水 蒸 氣 控 制 系 統 PE 分 解 用, 控 制 於 系 統 加 入 水 蒸 氣 用 1 200, , ,000 資 本 門 總 計 6,000,000 5,000,000 1,000,000 配 合 款 佔 教 育 部 補 助 款 比 例 20.0% 23

24 柒 預 期 成 效 及 影 響 本 計 畫 執 行 過 程, 在 工 程 學 院 中 將 整 合 電 漿 技 術 相 關 學 程, 以 提 供 給 工 程 學 院 電 資 學 院 學 生 之 修 習, 將 可 使 學 生 在 此 一 整 合 型 學 程 中 完 整 性 之 修 習 電 漿 技 術 相 關 理 論 與 實 務 之 運 用, 使 得 學 生 在 校 就 能 建 立 電 漿 技 術 之 概 念 與 實 力, 以 配 合 國 家 科 技 建 設 重 點 與 方 向 本 計 畫 完 成 後, 可 帶 來 之 效 益 有 : 1. 落 實 跨 系 院 之 整 合, 共 同 發 展 電 漿 應 用 技 術, 為 本 校 之 特 色 項 目 2. 透 過 研 發 能 量 之 累 積, 可 進 一 步 結 合 鄰 近 之 研 發 單 位, 提 供 產 業 實 際 之 技 術 開 發 與 諮 詢, 除 協 助 產 業 技 術 升 級 外, 亦 可 使 本 校 扮 演 區 域 性 電 漿 技 術 研 發 支 援 之 重 要 角 色 3. 透 過 跨 學 院 之 電 漿 應 用 技 術 學 程, 可 配 合 國 家 產 業 發 展, 培 育 更 多 電 漿 技 術 應 用 人 才 4. 透 過 本 計 畫 所 執 行 之 各 項 國 際 交 流 及 研 討 活 動, 可 提 供 業 界 與 相 關 研 究 人 員 一 互 動 平 臺, 增 加 彼 此 觀 摩 交 流 之 機 會 本 計 畫 預 期 完 成 之 工 作 項 目, 及 獲 致 重 要 成 果 包 括 : 1. 完 成 下 列 七 項 研 究 重 點 項 目 : (1) 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 鉅 應 用 於 材 料 表 面 改 質 之 技 術 開 發 研 究 (2) 高 分 子 材 料 之 電 漿 分 解 及 合 成 製 程 之 分 析 與 控 制 (3) 電 漿 技 術 於 蔬 果 保 鮮 之 應 用 (4) 奈 米 粒 徑 鑽 石 薄 膜 之 形 成 與 應 用 於 PDP 用 微 放 電 電 極 之 研 究 (5) 應 用 電 漿 技 術 於 insitu doping 自 旋 電 子 半 導 體 鍍 膜 (6) 以 微 弧 電 漿 技 術 進 行 鎂 鋰 合 金 防 蝕 之 研 究 (7) 水 下 電 漿 銲 接 及 分 析 技 術 之 研 究 2. 建 構 電 漿 應 用 技 術 學 程, 培 育 產 業 界 所 需 電 漿 技 術 人 才 3. 每 年 至 少 舉 辦 兩 場 產 學 合 作 觀 摩 研 討 會, 加 強 進 行 產 學 合 作 案 之 推 動 24

25 4. 提 昇 本 校 於 電 漿 領 域 方 面 之 研 發 量 能, 成 為 區 域 性 之 電 漿 技 術 研 發 重 鎮 將 於 計 畫 執 行 後 每 年 可 發 表 國 際 期 刊 論 文 2-4 篇, 國 內 外 研 討 會 期 刊 共 計 6-12 篇, 國 科 會 及 產 學 合 作 案 3-5 件 25

26 捌 附 錄 一 歷 年 執 行 計 畫 執 行 情 形 及 成 效 九 十 九 十 一 九 十 二 九 十 三 年 教 育 部 發 展 學 校 重 點 特 色 補 助 計 畫 一 覽 表 實 際 執 行 數 年 度 計 畫 名 稱 核 定 經 費 計 畫 執 行 期 間 ( 起 迄 ) 補 助 款 配 合 款 龍 華 技 術 學 院 網 路 大 學 教 育 系 統 之 建 構 (I) 龍 華 技 術 學 院 網 路 大 學 教 育 系 統 之 建 構 (II) 光 電 顯 示 器 背 光 模 組 元 件 設 計 製 程 與 量 測 技 術 研 發 奈 米 級 光 電 平 面 顯 示 器 元 件 設 計 與 製 程 技 術 研 發 13,799,000 11,000,000 2,799, 年 08 月 01 日 至 91 年 07 月 31 日 止 8,752,500 7,000,000 1,752, 年 08 月 01 日 至 92 年 07 月 31 日 止 7,782,100 5,000,000 2,782, 年 04 月 01 日 至 92 年 12 月 20 日 7,150,000 5,500,000 1,650, 年 04 月 01 日 至 93 年 12 月 20 日 各 計 畫 實 際 執 行 情 形 及 成 效 說 明 年 度 計 畫 名 稱 實 際 執 行 情 形 說 明 及 檢 討 ( 以 500 字 為 限 ) 龍 華 技 術 學 院 網 路 大 學 教 育 系 統 之 建 構 (I) 完 成 校 內 網 上 教 學 及 學 習 系 統 : 加 強 並 統 合 本 校 已 架 設 之 全 校 雙 向 有 線 電 視 網 路 Cable Modem 設 備 與 光 纖 網 路 骨 幹, 由 各 系 編 撰 上 網 課 程 內 容, 於 全 校 適 當 地 點 設 置 相 關 設 備, 提 供 全 校 師 生 上 網 學 習 之 環 境 均 依 進 度 完 成 利 用 有 線 電 視 網 路 完 成 桃 竹 苗 地 區 往 上 學 習 教 育 系 統 : 目 前 本 校 與 桃 竹 苗 龍 華 技 術 學 院 網 路 大 地 區 有 線 電 視 公 司 已 建 立 相 當 密 切 之 合 作 關 係, 共 同 進 行 有 線 電 視 相 關 研 究, 本 階 段 將 擴 大 與 有 線 電 視 公 司 之 合 作, 將 本 校 網 上 教 學 與 學 習 系 統 利 學 教 育 系 統 之 建 構 用 寬 頻 設 備 與 有 線 電 視 系 統 結 合, 供 桃 竹 苗 地 區 有 興 趣 上 網 學 習 之 人 士, (II) 利 用 Cable Modem 進 行 寬 頻 傳 輸, 並 連 結 至 本 校 的 教 學 伺 服 中 心, 進 行 同 步 及 非 同 步 學 習 均 依 進 度 完 成 本 特 色 計 畫 在 於 執 行 光 電 產 業 中 顯 示 器 背 光 模 組 元 件 之 微 成 型 製 程 技 術 量 測 技 術 設 計 改 良 與 表 面 技 術 之 發 展 與 推 廣 服 務, 一 方 面 可 建 立 龍 光 電 顯 示 器 背 光 模 組 華 科 技 大 學 在 光 電 元 件 設 計 製 程 與 量 測 之 基 本 能 量 另 一 方 面, 則 可 協 助 元 件 設 計 製 程 與 量 測 產 業 界 建 立 自 給 自 足 之 設 計 與 製 程 能 力, 若 有 完 整 的 成 品 產 出, 將 可 不 必 技 術 研 發 再 受 限 於 日 本 同 時 可 與 產 業 界 合 作 共 同 將 背 光 模 組 的 技 術 移 轉 至 國 內 第 一 階 段 當 以 背 光 模 組 為 基 本 之 對 象, 進 而 可 擴 大 範 圍 對 相 關 之 光 電 元 件 進 行 產 業 升 級 本 特 色 計 畫 在 於 執 行 光 電 產 業 中 顯 示 器 元 件 之 微 成 型 製 程 技 術 奈 米 量 測 技 術 光 學 元 件 之 設 計 改 良 與 表 面 技 術 之 發 展 與 推 廣 服 務, 一 方 面 可 建 立 奈 米 級 光 電 平 面 顯 示 龍 華 科 技 大 學 在 光 電 元 件 設 計 製 程 與 量 測 之 基 本 能 量 另 一 方 面, 則 可 協 器 元 件 設 計 與 製 程 技 助 產 業 界 建 立 自 給 自 足 之 設 計 與 製 程 能 力, 若 有 完 整 的 成 品 產 出, 將 可 不 術 研 發 必 再 受 限 於 日 本 同 時 可 與 產 業 界 合 作 共 同 將 背 光 模 組 的 技 術 移 轉 至 國 內 第 一 階 段 當 以 背 光 模 組 為 基 本 之 對 象, 進 而 可 擴 大 範 圍 對 相 關 之 光 電 元 件 進 行 產 業 升 級 26

27 二 本 校 目 前 執 行 電 漿 技 術 相 關 之 計 畫 內 容 計 畫 名 稱 計 畫 主 持 人 起 訖 時 程 委 託 單 位 合 作 金 額 與 計 畫 相 關 預 為 覆 焊 策 略 研 究 丁 鯤 89 年 11 月 至 核 研 所 450,000 電 漿 焊 接 90 年 12 月 大 型 管 件 覆 焊 研 究 丁 鯤 90 年 01 月 至 核 研 所 450,000 電 漿 焊 接 90 年 12 月 核 二 廠 覆 焊 後 收 縮 應 丁 鯤 90 年 11 月 至 核 研 所 49,000 電 漿 焊 接 力 分 析 90 年 12 月 風 險 告 知 管 制 應 用 於 丁 鯤 91 年 1 月 至 國 科 會 432,000 電 漿 焊 接 沸 水 式 核 能 電 廠 再 循 環 管 路 焊 道 檢 測 研 究 (1/3) 91 年 12 月 沸 水 式 核 能 電 廠 再 循 丁 鯤 環 系 統 管 路 裂 紋 安 全 評 估 互 動 式 電 腦 軟 體 開 發 與 應 用 風 險 告 知 管 制 應 用 於 丁 鯤 沸 水 式 核 能 電 廠 再 循 環 管 路 焊 道 檢 測 研 究 (1/3) 核 能 電 廠 安 全 級 管 路 葛 自 祥 斷 管 及 其 影 響 分 析 研 究 大 氣 熱 電 漿 噴 流 鍍 膜 葛 自 祥 最 佳 化 設 計 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 葛 自 祥 炬 數 值 分 析 核 能 電 廠 安 全 級 管 路 葛 自 祥 斷 管 及 其 影 響 分 析 研 究 (II) 以 緩 衝 層 MOCVD 技 術 張 宇 能 成 長 高 亮 度 白 光 LED 氧 化 鋅 材 料 紅 外 光 譜 分 析 磁 性 材 張 宇 能 料 MOCVD 之 氣 相 成 份 及 邊 界 層 反 應 以 化 學 氣 相 蒸 鍍 技 術 鄭 進 山 製 觸 媒 之 特 性 研 究 利 用 聚 電 解 質 以 薄 膜 李 九 龍 過 濾 法 提 升 除 鹽 效 率 之 研 究 化 學 氣 相 沉 積 銅 鋅 鐵 張 宇 能 氧 磁 體 薄 膜 之 研 究 91 年 10 月 至 93 年 9 月 92 年 1 月 至 92 年 12 月 91 年 2 月 至 91 年 12 月 93 年 5 月 至 93 年 4 月 93 年 8 月 至 94 年 7 月 94 年 1 月 至 94 年 12 月 92 年 1 月 至 92 年 12 月 90 年 8 月 至 91 年 7 月 90 年 8 月 至 91 年 7 月 90 年 8 月 至 91 年 7 月 89 年 8 月 至 90 年 10 月 台 灣 電 力 4,720,000 電 漿 焊 接 公 司 國 科 會 410,500 電 漿 焊 接 行 政 院 原 子 能 委 員 485,000 電 漿 焊 接 國 科 會 311,040 電 漿 材 料 表 面 改 質 國 科 會 588,700 電 漿 鍍 膜 行 政 院 原 子 能 委 員 490,000 電 漿 焊 接 國 科 會 293,600 CVD 國 科 會 334,800 CVD 國 科 會 356,400 CVD 國 科 會 351,000 薄 膜 國 科 會 289,300 CVD 27

28 三 七 項 重 點 發 展 項 目 之 子 計 畫 子 計 畫 一 : 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 鉅 應 用 於 材 料 表 面 改 質 之 技 術 開 發 研 究 子 計 畫 二 : 高 分 子 材 料 之 電 漿 分 解 及 合 成 製 程 之 分 析 與 控 制 子 計 畫 三 : 電 漿 技 術 於 蔬 果 保 鮮 之 應 用 子 計 畫 四 : 奈 米 粒 徑 鑽 石 薄 膜 之 形 成 與 應 用 於 PDP 用 微 放 電 電 極 研 究 子 計 畫 五 : 應 用 電 漿 技 術 於 insitu doping 自 旋 電 子 半 導 體 鍍 膜 技 術 研 究 子 計 畫 六 : 以 微 弧 電 漿 技 術 進 行 鎂 鋰 合 金 防 蝕 之 研 究 子 計 畫 七 : 水 下 電 漿 銲 接 及 分 析 技 術 之 研 究 28

29 子 計 劃 一 : 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 鉅 應 用 於 材 料 表 面 改 質 之 技 術 開 發 研 究 ( 配 合 發 展 主 軸 一 : 主 材 料 表 面 改 質 ) 主 持 人 葛 自 祥 29

30 一 近 五 年 內 主 要 研 究 成 果 說 明 (Journal paper) 1. Ko, T. H. and K. Ting, Entropy generation and thermodynamic optimization of fully developed laminar convection in a helical coil, International Communication of Mass and Heat Transfer (2004) (Accepted) (SCI) 2. Ko, T. H. and K. Ting, Optimal Reynolds Number for the Fully Developed Laminar Forced Convection in a Helical Coiled Tube, Energy (2004, April) (Submitted) (SCI) 3. Ko, T. H. and H. K. Chen, Three-Dimensional Isothermal Solid-gas Flow and Deposition Process in a Plasma Spray Torch with Solid Shield: A Numerical Study, Surface and Coatings Technology (2004, April) (Submitted) (SCI). 4. Ko, T. H., K. Ting and Y. C. Lin, Laminar Forced Convection and Entropy Generation in a Helical Coil with Constant Wall Heat Flux, Numerical Heat transfer, Part A (2004, Dec.) (Submitted) (SCI). 5. Ko, T. H., Numerical Analysis of Entropy Generation and Optimal Reynolds Number for Developing Laminar Forced Convection in Double-sine Ducts with Various Aspect Ratios, International Journal of Mass and Heat Transfer (2004, Sep.) (Submitted) (SCI). 6. Ko, T. H., Analysis of Optimal Reynolds Number for Developing Laminar Forced Convection in Double-sine Ducts Based on Entropy Generation Minimization Principle, Energy Conversion and Management. (2004, Oct.) (Submitted) (SCI). 7. Ko, T. H, C. M. Liu, Y. Matsuo, S. Ono and S. Teii, Numerical Simulation and Experimental Study of a Pen-like Atmospheric Plasma Torch, Journal of Physics D: Applied Physics. (2004, Nov.) (Submitted) (SCI). 8. Ko, T. H. and Ting, K, Entropy Generation and Optimal Analysis for Laminar Forced Convection in Curved Rectangular Ducts: A Numerical Study, Journal of Thermal Sciences. (2004, Oct.)(Submitted)(SCI) (Conference paper) 9. Ko, T. H., Numerical study on the flow characteristics in a partially obstructed tube with a complete bypass graft, Proceeding of the 4 th World Congress of Biomechanics, Aug. 4-9, Calgary, Canada (2002) 10 Ko, T. H., Effects of a complete bypass graft on the flow fields in a host artery with different severity stenosis, Proceeding of the 4 th World Congress of Biomechanics, Aug. 4-9, Calgary, Canada (2002) 11 Ko, T. H. and Yeh, H. C., Numerical investigation on the flowfields in a three-dimensional side-dump combustor including the side-inlet computations, Proceeding of the 19 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, pp , Nov , Taiwan, R. O. C. 30

31 (2002) 12 Ko, T. H., Numerical flow analysis in a partially occluded tube with a complete bypass graft, Proceeding of the 19 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, pp , Nov , Taiwan, R. O. C. (2002) 13 Ko, T. H. and Yeh, H. C., Effects of the anastomotic angle on the flowfields in a partially occluded tube with a complete bypass graft, Proceeding of the World Congress of the Chinese Biomedical Engineering, B06, p. 66, Dec , Taipei, R.O.C. (2002) 14 Ko, T. H. and Yeh, H. C., The Influences of Inlet Reynolds Number on the Flowfields in a Partially Occluded Tube with a Complete Bypass Graft, Proceeding of Conference on Biomedical Engineering and Technology, D3-28, p. 46, Dec , Kaohsiung, R.O.C. (2002) 15 Ko, T. H. and Yeh, H. C., A Comparison on the Laminar and Turbulent Flow Characteristics in Bifurcating Lung Airways, Proceeding of Conference on Biomedical Engineering and Technology, D3-29, p. 47, Dec , Kaohsiung, R.O.C. (2002) 16 Ko, T. H. and Yeh, H. C., Effects of guide vanes in the side-inlet of the flowfields in a Side-dump Ramjet Combustor, Proceeding of the 26 th Applied Mechanics, p. I010, Dec , R.O.C. (2002) 31 Conference of Chinese Society of 17 Ko, T. H. and Yeh, H. C., Numerical Investigation on the Mixing Phenomena in a Side-dump Ramjet Combustor, Proceeding of the 26 th Mechanics, p. I011, Dec , R.O.C. (2002) Conference of Chinese Society of Applied 18 Ko, T. H. and Yeh, H. C., Computation on the flowfields in a partially occluded tube with a complete bypass graft and different anastomotic angles, Proceeding of the 26 th Conference of Chinese Society of Applied Mechanics, p. I018, Dec , R.O.C. (2002) 19 Ko, T. H. and Yeh, H. C, Numerical Investigation on the Turbulent Flows in a Square Curved Side-inlet Duct of a Ramjet Combustor, Proceeding of the Third Conference on Combustion Science and Technology, IV-04, Mar. 29, Taipei, R.O.C. (2003) 20 Ko, T. H. and Young, I. L., Prediction of Turbulent Flows in a Sudden-expansion Pipe with Dual Lateral Jets, Proceeding of the Third Conference on Combustion Science and Technology, IV-05, Mar. 29, Taipei, R.O.C. (2003) 21 Ko, T. H., Lin, Y. C. and Chen, H. K. Evaluation of theκ-ε Two-equation Model and its Variances in a Sudden-expansion Pipe with Lateral Jets, Proceeding of the Third Conference on Combustion Science and Technology, IV-06, Mar. 29, Taipei, R.O.C. (2003) 22 Ko, T. H., Numerical study on the pulsatile flow in a stenoed artery with complete bypass graft, Proceeding of the Thirteen International Conference on Mechanics in Medicine and Biology, pp , Nov , Tainan, R.O.C. (2003) 23 Ko, T. H., A comparison between the flow features in a stenosed artery with a complete bypass graft and in an end-to-side model, Proceeding of the Thirteen International Conference on Mechanics in Medicine and Biology, pp , Nov , Tainan, R.O.C. (2003) 24 Ko, T. H. and Chen, H. K., Numerical evaluation of protecting bends from erosion by fixed ribs, Proceeding of the 20 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, pp , Dec. 5-6, Taipei, Taiwan, R. O. C. (2003)

32 25 Ko, T. H., Chen, H. K. and Lin, Y. C., Numerical analysis of erosion in curved pipes with different bending angles, Proceeding of the 20 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, pp , Dec. 5-6, Taipei, Taiwan, R. O. C. (2003) 26 Ko, T. H. and Yeh, H. C., Effects of side-jet angle on the mixing phenomena in a closed-end cylindrical duct with dual opposed curved side-jets, Proceeding of the 20 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, pp , Dec. 5-6, Taipei, Taiwan, R. O. C. (2003) 27 Ko, T. H. and Ting, K., Thermodynamic optimization of fully developed laminar convection in a helical coil, Proceeding of the Forth Conference on Combustion Science and Technology, Mar. 27, Taoyuan, Taiwan, R.O.C. (2004) 28 Ko, T. H. and Lin, U. C., Numerical investigation on the laminar flow fields and entropy generation in a helical coil with constant heat flux, Proceeding of the Forth Conference on Combustion Science and Technology, Mar. 27, Taoyuan, Taiwan, R.O.C. (2004) 29 Ko, T. H. and Chen, H. C., Evaluation of the k-e two-equation model and its variances in solid-gas two-phase flows, Proceeding of the Forth Conference on Combustion Science and Technology, Mar. 27, Taoyuan, Taiwan, R.O.C. (2004) 30 Ko, T. H. and A. Z. Lin, Numerical Simulation of a Pen-like Atmospheric Plasma Torch, Proceeding of the 11th Conference on Computational Fluid Dynamics, Aug. 5-7, Taitong, Taiwan, R.O.C. (2004) 31 Ko, T. H., Liu, C. M. and Chen, H. K., Numerical Study on Three-Dimensional Isothermal Solid-gas Flow and Deposition Process in a Plasma Spray Torch with Different Solid Shield Diffusive Angle, Proceeding of the 21 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, Nov , Kaohsiung, Taiwan, R. O. C. (2004) 32 Ko, T. H., Ting, K. and Chen, H. K., Effect of Spray Angle on Three-Dimensional Isothermal Solid-gas Flow and Deposition Process in Atmospheric Plasma Spray Torch: A Numerical Study, Proceeding of the 21 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, Nov , Kaohsiung, Taiwan, R. O. C. (2004) 33 Ko, T. H. and Lin, Y. C., Numerical Investigation on Entropy Generation in Helical Coils with Uniform Wall Heat Flux and Various Coiled Tube Sizes, Proceeding of the 21 th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, Nov , Kaohsiung, Taiwan, R. O. C. (2004) 34 Ko, T. H. and Lin, A. Z., Numerical Analysis of Entropy Generation and Optimal Reynolds Number for Developing Laminar Forced Convection in Double-sine Ducts, Proceeding of the 21th Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineer, Nov , Kaohsiung, Taiwan, R. O. C. (2004) 35 Ko, T. H., Ting, K, and Yu, T. Y., Effects of Aspect Ratio on Entropy Generation and Optimal Reynolds Number for Developing Laminar Forced Convection in Double-sine Ducts: a Numerical Study, Proceeding of the 28 th Conference of Chinese Society of Applied Mechanics, Dec. 3-4, R.O.C. (2004) 36 Ko, T. H., Ting, K., Lin, W. S. and Yu, T. S., Entropy Generation and Optimal Dean Number for Laminar Forced Convection in Curved Rectangular Ducts: a Numerical Study, Proceeding 32

33 of the 28 th Conference of Chinese Society of Applied Mechanics, Dec. 3-4, R.O.C. (2004) 37 Ko, T. H., Ting, K. and Yeh, C. C., Effect of Spray Angle on Three-Dimensional Flow and Deposition Process in Atmospheric Plasma Spray Torch: A Numerical Study, The third Asia CVD Conference, Taipei, Taiwan. Nov (2004) ( 專 題 研 究 計 畫 ) 1. 葛 自 祥, 除 役 中 火 災 事 故 之 模 擬 與 火 災 防 護 計 畫 之 評 估, 行 政 院 原 子 能 委 員 委 託 研 究 計 畫 研 究 報 告 (2002) 2. 葛 自 祥, 核 能 電 廠 安 全 級 管 路 斷 管 及 其 影 響 分 析 研 究, 行 政 院 原 子 能 委 員 委 託 研 究 計 畫 研 究 報 告 (2004) 3. 葛 自 祥, 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 炬 數 值 分 析, 國 科 會 專 題 研 究 計 畫,93/8/1-93/7/31 (2004). 4. 葛 自 祥, 大 氣 熱 電 漿 噴 流 鍍 膜 最 佳 化 設 計, 國 科 會 提 產 業 技 術 及 人 才 培 育 研 究 計 畫, 93/5/1-93/4/30 (2004). 5. 葛 自 祥, 核 能 電 廠 安 全 級 管 路 斷 管 及 其 影 響 分 析 研 究 (II), 行 政 院 原 子 能 委 員 委 託 研 究 計 畫,94/01/01-94/12/31(2005) 二 研 究 計 畫 之 背 景 及 目 的 含 碳 聚 乙 烯 (Carbon-included Polyethylene) 材 料 特 性 及 表 面 改 質 之 需 求 含 碳 聚 乙 烯 (Carbon-included Polyethylene,PE) 係 廣 泛 應 用 於 工 業 界 之 材 料, 由 於 其 屬 於 正 溫 係 數 (positive temperature coefficient) 材 料, 當 溫 度 上 升 時, 其 電 阻 值 會 隨 之 上 升, 故 常 被 用 來 做 為 溫 度 感 測 及 系 統 保 護 裝 置 ; 當 系 統 溫 度 異 常 上 升 時, 利 用 其 電 阻 上 升 之 特 性, 切 斷 電 流, 以 達 保 護 電 路 系 統 之 目 的 在 實 際 應 用 中, 我 們 常 需 在 PE 表 面 鍍 上 一 層 金 屬 薄 膜 以 形 成 電 極, 然 而 由 於 PE 之 親 水 性 (hydrophilic property) 不 佳, 使 金 屬 鍍 膜 與 PE 表 面 之 緊 密 結 合, 十 分 不 易 達 成 類 似 的 情 況 亦 出 現 在 其 他 高 分 子 材 料 之 鍍 膜 問 題 中, 因 此, 尋 找 適 切 有 效 的 方 法, 將 欲 鍍 膜 之 表 面 予 以 處 理, 以 改 善 其 親 水 性, 是 工 業 界 迫 切 需 要 解 決 的 課 題 之 一 電 漿 技 術 運 用 於 材 料 表 面 改 質 之 原 理 與 問 題 電 漿 是 由 帶 電 離 子 電 子 及 部 分 中 性 粒 子 所 組 成, 常 被 稱 為 物 質 的 第 四 態, 是 一 種 多 功 能 的 流 體, 具 有 高 能 量 密 度 高 化 學 反 應 性 等 特 質 因 為 電 漿 之 特 性 可 籍 由 改 變 外 加 之 電 磁 強 度 而 予 以 調 整, 十 分 易 於 操 控, 因 此, 應 用 潛 力 非 常 雄 厚 電 漿 中 各 類 帶 電 或 不 帶 電 的 粒 子, 經 由 各 種 不 同 的 放 電 過 程, 獲 得 高 度 的 能 量, 這 些 粒 子 不 僅 相 互 碰 撞, 也 會 衝 撞 曝 露 於 電 漿 中 的 物 質 表 面, 或 經 特 別 設 計 安 置 的 基 板 (substrate); 運 用 這 些 高 能 粒 子 對 材 質 表 面 之 碰 撞, 便 產 生 多 種 應 用, 如 於 半 導 體 製 程 中 廣 泛 應 用 的 電 漿 蝕 刻 技 術 (plasma etching) 藉 由 離 子 植 入 (ion implantation) 以 改 善 物 質 表 面 硬 度 增 強 耐 磨 及 耐 腐 蝕 等 特 性 之 應 用 等 而 運 用 經 由 電 漿 中 高 能 粒 子 與 物 質 表 面 之 碰 撞, 將 可 改 變 材 質 表 面 之 粗 糙 度 與 分 子 結 構, 進 而 改 變 物 質 表 面 之 特 性, 此 類 材 質 表 面 的 改 質 工 程, 亦 為 電 漿 技 術 主 要 應 用 的 領 域 之 一 本 計 畫 即 33

34 著 眼 於 此, 擬 利 用 電 漿 進 行 PE 材 料 表 面 改 質, 以 改 善 其 親 水 性 利 用 電 漿 技 術 進 行 材 料 表 面 改 質 時, 可 依 放 電 形 成 電 漿 時 環 境 之 氣 壓 高 低, 區 分 為 1Torr 以 下 之 低 氣 壓,1- 數 10Torr 之 中 氣 壓, 以 及 數 10Torr 以 上 之 高 氣 壓 放 電 三 大 類 利 用 中 低 壓 電 漿 進 行 材 料 表 面 改 質 時, 由 於 粒 子 在 低 氣 壓 環 境 下 易 於 擴 散, 很 容 易 形 成 較 大 體 積 之 電 漿, 因 此 效 果 極 為 良 好 然 而, 由 於 中 低 壓 電 漿 需 利 用 真 空 設 備 造 成 低 壓 環 境, 而 此 類 設 備 往 往 昂 貴 且 操 作 過 程 複 雜, 需 十 分 謹 慎, 常 易 導 致 成 本 之 提 升 此 外, 由 於 在 中 低 壓 環 境 下, 自 由 基 等 粒 子 密 度 低, 因 此 在 進 行 表 面 處 理 時, 需 較 長 之 時 間, 相 對 於 高 氣 壓 電 漿 而 言, 其 效 率 較 低 高 氣 壓 電 漿 - 係 指 大 氣 壓 下 之 放 電, 其 放 電 型 式, 依 電 極 的 構 造 形 狀 與 配 置 不 同, 大 致 可 分 為 corona discharge,barrier discharge 與 surface discharge 三 類 相 對 於 低 壓 電 漿 之 缺 點, 大 氣 電 漿 在 一 般 大 氣 壓 環 境 下 即 可 操 作, 由 於 不 需 真 空 設 備, 故 費 用 低 廉 此 外, 由 於 在 大 氣 壓 環 境 下, 自 由 基 等 粒 子 密 度 高, 進 行 材 料 表 面 改 質 工 程 時, 效 率 可 大 幅 提 昇 對 於 需 考 量 成 本, 且 需 快 速 處 理 之 材 料 表 面 改 質 工 程 而 言, 大 氣 電 漿 具 有 絶 對 之 優 勢 及 發 展 潛 力 目 前 現 有 應 用 電 極 放 電 來 進 行 材 料 表 面 改 質 之 大 氣 電 漿 裝 置, 大 多 將 欲 處 理 之 物 件 置 於 二 電 極 之 間, 利 用 放 電 時, 在 二 電 極 間 所 產 生 之 電 漿 進 行 表 面 材 質 改 造 放 電 之 型 式 則 以 corona discharge 或 barrier discharge 或 兩 者 之 混 合 型 式 為 主 [1] 由 於 待 處 理 之 物 件 處 於 放 電 之 兩 極 間, 物 件 表 面 直 接 受 各 類 帶 電 或 中 性 粒 子 衝 擊, 當 物 件 之 材 質 較 為 脆 弱 時 ( 如 塑 膠 薄 膜 等 高 分 子 材 料 ), 極 易 造 成 物 件 表 面 受 損 此 外, 在 裝 置 內 溫 度 甚 高, 稍 有 控 制 不 當, 亦 將 造 成 物 件 過 熱 而 損 害 針 對 於 這 些 問 題, 並 同 時 考 量 裝 置 使 用 時 之 便 利 性, 開 發 簡 便 實 用 大 氣 電 漿 裝 置, 是 目 前 電 漿 界 努 力 之 重 要 項 目 之 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 之 研 發 與 應 用 於 材 料 表 面 改 質 之 進 展 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 (pen-like plasma torch)( 如 圖 1), 係 由 鄭 信 力 教 授 所 帶 領 之 研 發 團 隊, 於 2002 年 在 日 本 設 計 研 發 [2] 此 裝 置 之 構 造 極 為 簡 單, 裝 置 中 央 小 管 係 為 不 锈 鋼 管, 除 做 為 Ar 或 N2 等 製 程 氣 體 之 流 通 管 道 外, 亦 做 為 內 部 電 極 之 用 中 央 小 管 外 面 為 一 陶 磁 絶 緣 體, 在 陶 磁 絶 緣 體 之 下 方, 則 有 一 環 狀 之 不 鏽 鋼 做 為 外 部 電 極 當 二 電 極 間 加 入 電 壓 源 後, 沿 著 陶 磁 絕 緣 體, 在 外 部 電 極 與 內 部 電 極 之 頂 端 間 將 產 生 surface discharge, 當 製 程 氣 體 自 中 央 小 管 向 下 噴 出 時, 在 內 部 電 極 的 頂 端 便 產 生 電 漿 炬 (plasma torch) 此 裝 置 之 特 色 有 :(1) 構 造 十 分 簡 單 ; (2) 用 於 材 料 表 面 改 質 時, 處 理 之 物 件 並 不 在 兩 電 極 間 之 放 電 空 間, 可 避 免 處 理 之 物 件 因 受 各 類 帶 電 或 中 性 粒 子 衝 擊 時, 所 造 成 之 損 傷 此 外, 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 不 僅 可 在 欲 進 行 表 面 改 質 物 件 之 上 方 任 意 移 動, 且 可 輕 易 調 整 電 漿 炬 與 材 質 表 面 間 之 距 離, 以 能 在 最 佳 的 位 置, 獲 得 最 好 的 改 質 效 果 2002 年 鄭 教 授 在 原 服 務 學 校 ( 日 本 武 藏 工 業 大 學 ) 之 團 隊, 以 DC 電 源 驅 動 此 筆 式 大 氣 電 漿 炬, 並 應 用 於 塑 膠 薄 膜 表 面 之 改 質 [2], 雖 DC 電 源 所 產 生 之 電 力 僅 1~5W, 但 卻 有 效 的 改 善 塑 膠 的 親 水 性, 將 接 觸 角 (contact angle) 從 處 理 前 的 50, 降 低 至 處 理 後 的 5, 34

35 Ar Gas Inlet N 2 Stainless Steel Electrode Cathode M.B. RF13.56MHz 170mm 150mm Ceramic Insulation Tube Stainless Steel Electrode Plasma Anode 圖 1. 筆 式 大 氣 壓 電 漿 炬 之 構 造 圖 大 幅 改 善 了 材 質 表 面 的 親 水 性 2003 年, 鄭 教 授 之 團 隊 又 改 以 交 流 電 RF 電 源 驅 動 筆 式 大 氣 電 漿 炬, 並 應 用 於 聚 乙 烯 材 質 之 表 面 處 理 [3], 使 用 的 電 力 為 W, 頻 率 為 13.56MHZ, 經 過 數 秒 之 處 理 後, 材 質 表 面 之 接 觸 角 由 處 理 前 的 85.1, 大 幅 降 為 5.5, 不 僅 處 理 速 度 迅 速, 且 改 質 成 效 良 好 由 於 筆 式 大 氣 壓 電 漿 炬 裝 置 構 造 簡 單, 操 作 方 便, 且 對 物 質 表 面 處 理 之 成 效 良 好, 被 認 為 是 一 項 十 分 具 有 潛 力 的 電 漿 炬 裝 置, 甚 有 持 續 研 發 之 價 值 圖 2. 筆 式 大 氣 壓 電 漿 炬 之 構 造 圖 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 炬 之 概 念 與 研 究 進 展 筆 式 大 氣 壓 電 漿 炬 裝 置 應 用 於 表 面 處 理 時, 雖 因 大 氣 壓 環 境 下 自 由 基 等 粒 子 密 度 較 高, 使 處 理 速 度 較 低 壓 環 境 下 大 幅 提 昇 100 倍 以 上 [2, 3], 但 面 臨 的 問 題 是 其 有 效 處 理 之 面 積 仍 侷 限 於 小 範 圍, 在 實 用 上 尚 無 法 滿 足 實 際 之 需 求 為 解 決 此 一 問 題, 我 們 提 出 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 之 構 想, 即 將 數 個 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 以 矩 陣 式 排 列, 以 產 生 較 大 面 35

36 積 之 電 漿 炬, 進 而 提 昇 表 面 改 質 之 有 效 範 圍 為 尋 求 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 之 最 佳 設 計, 必 須 先 了 解 各 設 計 參 數 對 所 產 生 電 漿 特 性 之 影 響 因 此 在 現 正 執 行 的 計 畫 內 容 中, 我 們 主 要 係 針 對 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置, 建 立 適 當 之 數 學 模 式, 以 數 值 模 擬 之 方 式, 針 對 不 同 操 作 條 件, 進 行 計 算 分 析, 欲 將 結 果 提 供 設 計 參 考, 以 加 速 完 成 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 之 最 佳 設 計 該 計 畫 擬 針 對 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置, 先 就 單 一 型 式 之 裝 置, 建 立 理 論 數 學 模 式, 以 數 值 模 擬 預 測 分 析 裝 置 之 幾 何 尺 寸 形 狀 構 造 氣 流 大 小 電 力 強 度 等 設 計 參 數 對 電 漿 特 性 之 影 響, 再 針 對 各 種 複 式 或 陣 列 式 之 組 合 情 況 下 所 產 生 之 電 漿 特 性 進 行 理 論 預 測 分 析, 從 而 提 出 最 佳 之 設 計 參 數 與 排 列 組 合 方 式 同 時 為 配 合 理 論 數 值 模 擬 精 準 度 之 確 認, 亦 計 畫 進 行 實 驗 測 試 冀 望 在 數 值 模 擬 與 實 驗 之 相 互 配 合 之 下, 能 提 出 效 果 良 好, 且 又 符 合 表 面 改 質 實 際 需 求 之 陣 列 型 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 之 最 佳 設 計 該 計 畫 已 完 成 多 項 研 究 成 果, 茲 扼 要 簡 述 如 下 : 一 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場 模 擬 : 吾 人 已 成 功 的 完 成 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場 之 模 擬 由 於 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場 可 視 為 一 軸 對 稱 之 流 場, 圖 3 所 示 為 軸 對 稱 之 計 算 區 間 圖 4 及 圖 5 所 顯 示 的 則 是 電 漿 炬 在 內 部 電 極 頂 點 ( 電 漿 衝 入 大 氣 ) 位 置 附 近 之 流 場 狀 況 x=0.17m 圖 3 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場 軸 對 稱 之 計 算 區 間 36

37 圖 4 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場, 溫 度 ( 上 半 ) 與 軸 向 速 度 ( 下 半 ) 分 佈 x=0.17 為 內 部 電 極 頂 點 ( 電 漿 衝 入 大 氣 ) 之 位 置 圖 5 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場, 徑 向 速 度 ( 上 半 ) 與 速 度 向 量 及 流 線 ( 下 半 ) 分 佈 x=0.17 為 內 部 電 極 頂 點 ( 電 漿 衝 入 大 氣 ) 之 位 置 37

38 二 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 之 組 裝 與 實 際 測 試 : 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 並 已 於 實 驗 室 組 裝 完 成 並 實 際 測 試 成 功 圖 6 所 示 為 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 之 實 際 產 生 照 片 圖 6 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 裝 置 三 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 之 迴 轉 溫 度 (rotational temperature) 量 測 : 為 確 認 數 值 模 擬 之 正 確 性, 需 量 測 一 組 實 驗 數 據 以 供 比 較 一 般 電 漿 中 之 迴 轉 激 發 分 子 係 被 解 釋 成 因 為 數 次 之 衝 突 而 與 同 步 能 量 平 衡, 所 以 其 迴 轉 溫 度 幾 乎 可 考 慮 為 氣 體 溫 度 而 迴 轉 溫 度 可 由 激 發 粒 子 所 發 出 之 光 譜 (OES) 來 決 定 在 大 氣 環 境 下, 雙 原 子 分 子 之 迴 轉 溫 度 可 近 似 視 為 氣 體 溫 度, 故 以 量 測 氮 氣 之 迴 轉 溫 度 作 為 供 與 數 值 模 擬 結 果 比 較 之 依 據 圖 7 所 示 為 量 測 裝 置 之 示 意 圖, 主 要 係 利 用 光 纖 偵 測 電 漿 之 光 源, 再 利 用 光 譜 分 析 儀 及 PMA(photo-multi-amplifier) 將 光 譜 訊 號 變 換 成 電 氣 訊 號 來 解 析 並 記 錄 於 電 腦, 再 利 用 數 值 比 對 計 算 的 方 法 同 時 求 得 迴 轉 溫 度 及 震 動 溫 度 [4], 將 所 量 測 之 光 譜 與 氮 氣 在 不 同 溫 度 下 理 論 計 算 之 光 譜 比 對, 便 可 確 定 電 漿 之 溫 度 相 關 之 詳 細 說 明, 可 見 於 [5] 圖 7 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 迴 轉 溫 度 量 測 系 統 38

39 四 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 數 值 計 算 與 實 驗 量 測 之 比 較 圖 8 所 示 為 兩 種 不 同 製 程 氣 體 流 量 事 例 之 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 數 值 計 算 與 實 驗 量 測 之 比 較 圖 中 所 示 為 沿 電 漿 炬 中 心 軸 之 溫 度 分 佈, 由 圖 中 可 以 發 現 數 值 計 算 與 實 驗 量 測 結 果 之 差 異 不 大, 確 認 數 值 模 擬 之 正 確 性 五 製 程 氣 體 流 量 對 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場 之 影 響 分 析 在 確 認 數 值 計 算 之 正 確 性 後, 首 先 已 完 成 不 同 製 程 氣 體 流 量 對 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 流 場 之 影 響 分 析 圖 9-11 所 示 為 計 算 之 結 果 比 較 圖 8 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 數 值 計 算 與 實 驗 量 測 之 比 較 圖 9 單 一 筆 式 大 氣 電 漿 炬 溫 度 分 佈,Q=3L/min( 上 半 ) 與 Q=12L/min ( 下 半 ) x=0.17 為 內 部 電 極 頂 點 ( 電 漿 衝 入 大 氣 ) 之 位 置 39