3.光學與光電材料實驗室


實驗室介紹: 本實驗室主要支援光電薄膜材料相關實作課程教學及研究,包括各式光電材料薄膜製程設備(離子濺鍍、常壓電漿系統…)及光電性質量測儀器。

項次

儀    器

功能說明

照片

1

反應式離子濺鍍機
(客製化)

利用電漿離子轟擊靶材,來進行物理性氣相沉積。可進行金屬及陶瓷氧化物薄膜材料沉積。基板可以同時加熱達500 oC。

2

快速升溫退火系統MILA-5000 (ULVAC)
(日本製)

可以進行薄膜試片熱處理。
升溫速率: 最快50 oC/sec。
最高退火溫度達1000 oC。
退火氣氛: 氮氣、氬氣、氧氣或真空(10-5 Torr)。

3

反應式射頻磁控濺鍍系統
(台灣製)

利用射頻電漿轟擊陶瓷靶材,主要成長材料有氧化亞銅、二氧化鉬、二氧化鈦、鑭鋰鈦氧化物、氧化鋅等功能性氧化物薄膜。

4

霍爾效應量測儀
AHM-800B (Advance design technology)
(台灣製)

進行半導體薄膜電性量測: 可定義半導體型態、片電阻、載子濃度、載子遷移率及I-V曲線。

5

太陽光模擬器(XES-40S2-CE AAA)

用來量測太陽能電池在不同太陽光強度條件下,所產生的真實電力轉換效率。I-V曲線中之各項性能參數:開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、最大輸出功率(Pmp)、並自動計算填充因子(fill factor) 、太陽電池效率(efficiency)。

6

溶膠-凝膠旋鍍機

Laurell溶膠-凝膠旋鍍機,使用化學溶液旋鍍在基材上,形成薄膜,可以鍍上多層後再施以退火,提高薄膜緻密度及性質。

7

大面積常壓電漿表面處理系統(Large-scale Atmospheric Pressure Plasma Treatment System)
(台灣製)

主要應用於材料表面處理,包含(1)表面清潔/改質,如顯示器廠:Array, C/F, Cell, Module 段;IC封裝廠/IC測試廠:Die bond, Wire bond, Molding 前處理;手機廠:EMI鍍膜前處理;印刷電路板廠/主機板廠/封裝基板廠:壓合組裝前處理;醫藥廠:藥品及醫藥器具之殺菌、壓合轉印及組裝;塑膠製品廠:增加潤濕性及附著力,簡化黏合製程;家電業:活化產品表面,直接接合,減少加工步驟;包裝業:活化產品表面,增加壓合轉印附著力;汽車業:強化車燈罩組裝,鍍膜前及相關黏著前處理等。(2)表面蝕刻,如IC半導體廠:去光阻;印刷電路板廠/主機板廠/封裝基板廠:高分子膜層去除等。(3)表面鍍膜,如阻障膜、抗刮膜、抗污疏水膜、親水膜、光電功能膜層等。

8

微波電漿輔助化學氣相沉積系統(Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System, MPCVD)

主要應用於材料表面處理,包含(1)表面清潔/改質, (2)表面蝕刻, (3)表面鍍膜等。
  • 微波(2.45GHz)作為產生電漿之電源供應器優點:
  • 比RF(射頻,13.56MHz)、AC、DC 之電源供應器所產生之電漿密度高出103 倍以上
  • 自我偏壓(Self bias)很小,不會造成基板或真空腔體本身因離子轟擊而昇溫或受損等
  • 基板溫控裝置加上電漿遙控(Remote control),將可進行不耐高溫之高分子基板進行沉積作用

9

光學干涉儀:
雷射He-Ne laser
分光鏡Beam splitter
鏡子Mirrors
光偵測器photodetector

干涉儀常用於各項光學檢測,譬如表面平坦度、表面曲率、光源波長、光源同調性、材料厚度、材料折射率及液晶單元檢測等等。干涉儀的架設型式相當多樣化,可依檢測所需自行設計光學系統。

10

光源(Xe-lamp)、單光儀 (ARC SP-308 monochrometer)紅外光偵測系統及其附件(Newport: l: 190 nm-1.1 mm, power measurement range: 0.01mW-2W)

在單光儀 (monochromater) 內部有三個劃有不同密度刻痕的反射面,稱之為光柵(grating)可藉由控制grating偏轉角度與刻痕,分析入射光的光譜。可組合光源、單光儀及光偵測系統以測量材料對各色光的吸收率。

11

四點探針薄膜電阻量測儀:電性量測計(Kithley 2700)及四點探針基座。

電阻量測是電子材料檢測中最基本也是最重要的一種。從量到的電阻,可以進而推知材料的電阻係數。假如該材料為一已知電阻係數的均勻薄膜,其厚度還可從所量得的電阻推知。利用四根探針,用其中兩根提供電流通路而用另兩根量測電壓,這種方法,稱為四點探針量測。運用此裝置可以測量片狀、塊狀半導體材料的徑向和軸向電阻率,測量擴散層的薄層電阻(亦稱片電阻)。

12

偏光顯微鏡及附件與影像擷取系統
(Olympus,BX51M, Japan)

偏光顯微鏡的主要結構與普通光學顯微鏡相同,不同的是偏光顯微鏡比普通光學顯微鏡多加了兩塊偏振鏡。可利用偏光顯微鏡觀察聚合物結晶與非結晶狀態。另外也可以觀察高分子材料在製造過程中,材料的內部分子與分子之間的排列從原來混亂排列因施力造成部分規律排列,而造成光學性質的改變,進而使偏振光會在偏振片上干涉而見到絢麗的七彩圖案,透過這些彩色干涉條紋可以一窺當初在製作過程中殘留的應力分佈。

13

超音波霧化輔助化學氣相沉積系統

將前驅物溶液以超高頻率超音波(2.54 MHz)霧化,再藉由載氣輸送進入管型爐來進行不同光電半導體氧化物薄膜化學氣相沉積。主要成長材料: ZnO、Zn1-xMgxO、Ga2O3、Fe2O3、Co3O4…等半導體氧化物薄膜。