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1050-O純鋁電阻點銲之銲核形成及接合強度之可靠度分析
(2002) 鄭淳護; Chun-Hu Cheng
由於鋁合金1050性質接近純鋁，質輕且散熱性良好，成形性佳，對於散熱要求日趨嚴格的3C產業，純鋁或鋁合金的使用將會愈來愈普遍，且其電阻點銲的接合技術也日益重要。但就現今的鋁合金電阻點銲而言，接合方式仍有待改善，且在直流式點銲機昂貴而市面上仍以單相交流點銲機為主的情況下，純鋁電阻點銲的應用勢必會受到限制。本研究利用大型單相交流點銲機來進行鋁合金1050-O商用材點銲。在不同電阻點銲製程參數(熔接電流、通電時間及電極加壓力)下，針對不同厚度之鋁合金1050的銲核成長及拉剪強度作探討，且進一步尋求微硬度、銲核大小、拉剪強度與點銲製程三參數間的關係。最後取最佳製程參數範圍的拉剪強度值，利用韋伯分佈函數來探討鋁合金1050-O點銲後接合強度的可靠度。由銲核微觀組織與微硬度試驗結果得知，銲核附近組織可區分為三個區域，分別為熔融區、熱影響區及母材。熔融區的微硬度值最高，母材微硬度值次之，熱影響區的微硬度值最低。且在適當的銲接條件下，銲核的微硬度會隨著通電時間和熔接電流的增加而下降，也會隨著電極加壓力的增加而增加。而銲核尺寸則會隨著熔接電流和通電時間增加而增加，隨著電極加壓的增加而下降。由於實驗材料三種板厚的實驗結果具有相同的趨勢，本研究內容以1mm板厚試片的實驗結果為例，敘述製程參數與拉剪強度間韋伯解析之相關性。由二參數韋伯可靠度分析結果得知，在使用單相交流點銲機進行單點搭接之點銲時，銲後點銲件的接合強度之韋伯模數均大於1，屬於磨耗故障型。另外，在熔接電流固定且考慮最小壽命(t0)的情況下，通電時間10cycles和電極加壓力100kgf是本研究製程參數中最能預測極限拉剪強度值之銲接條件，同時也是二參數韋伯模數中，可靠度最佳的銲接條件。故本研究1mm相對最佳製程參數為熔接電流17.3kA，通電時間10cycles，電極加壓力100kgf。且由相同的實驗方法得知，0.8mm的最佳製程參數為熔接電流17.3kA，通電時間10cycles，電極加壓力60kgf。而1.2mm試片的最佳製程參數為熔接電流17.3kA，通電時間13cycles，電極加壓力100kgf。
316L不銹鋼與Inconel 600合金異質銲接之機械性質與抗腐蝕特性研究
(2017) 游揚升; You, Yang-Sheng
壓水式反應器的管路設備必須承受高溫高壓外，亦受水的化學作用與腐蝕的影響，因此經常使用具有高溫耐蝕性及高溫機械性質的不銹鋼或鎳基超合金做為結構件或管件材料，在較嚴苛的環境使用鎳基合金，而壓力槽體出水口則使用碳鋼或低合金鋼等材料，以降低成本。不同部位的異種金屬通常使用惰氣鎢極電弧銲接法接合，由於兩種合金之間存在組織、物理及機械性質等差異，在異質銲接後容易在界面處產生殘留應力而導致破壞。本研究使用雙面式摩擦攪拌銲接技術與惰氣鎢極電弧銲接技術用於Inconel 600合金與316L 不銹鋼的異質接合，摩擦攪拌銲接法利用含鈷之碳化鎢製作攪拌頭，攪拌頭傾斜角1°、轉速設定800 rpm、進給速率50 mm/min，可以成功接合並無缺陷產生，惰氣鎢極電弧銲接則比較不同電流大小，並探討添加AMS 5786填料與否對銲道造成的影響。將各成功接合的試片進行顯微組織及機械性質之影響，並進行元素分析，最後進行殘留應力量測及抵抗沿晶腐蝕能力分析。實驗結果顯示，惰氣鎢極電弧銲接之接合件銲道硬度、拉伸強度及伸長率都明顯下降，拉伸斷裂點位於銲道熔融區；而利用摩擦攪拌銲接之接合件銲道硬度、拉伸強度及伸長率都顯著的提升，拉伸斷裂點位於316L不銹鋼母材。顯示摩擦攪拌銲接具有優良的接合效果，並且可以降低銲件之殘留應力，但是在攪拌區進給邊的抵抗沿晶腐蝕能力則會下降。另外可以觀察到在異質接合後，Inconel 600合金在硝酸中的腐蝕速率高於316L 不銹鋼。
二極式電沉積法製備氧化鎢薄膜之電致色變性質研究
(2013) 郭翊; Kuo Yi
本研究以電沉積法製備氧化鎢電致色變薄膜，利用控制不同的電沉積溶液靜置時間，使鍍液產生時效作用，並將所沉積出之薄膜進行退火，最後進行電致色變特性評估。本實驗分三個部份，第一部份使用二極式電沉積系統，先求得電沉積起始電位，再決定電沉積參數，並且使用定電位法沉積氧化鎢薄膜；第二部份探討不同時效時間鍍液對於其所沉積氧化鎢薄膜的影響；第三部份將薄膜進行退火處理，並觀察退火前後對於著去色電荷進出量、著色效率與漏電流的影響。經由本實驗所量測得到的二極式電沉積起始電位為0.922 V，最佳著去色電位為2.5 V，利用1.5 V沉積電位條件沉積2分鐘所得到之薄膜厚度約為300 nm，表面粗糙度介於1.0-1.5 nm之間，退火後表面粗糙度則低於1 nm。經電致色變特性分析，沉積出最好的薄膜參數為鍍液時效4天後進行電沉積之薄膜(未退火)，其穿透率差達54.3%，光密度差為0.48，著色效率可達37.3 cm2/coul，且去色回復率為95%。經100℃退火之薄膜其著色效率與回復率均下降，分別為14.1 cm2/coul與35%，由元件電性量測證實300℃退火之薄膜具有很高的漏電流與非常狹窄的遲滯區間，因而導致薄膜難以進行著去色反應。
低溫電漿處理之多晶氧化錫通道結構於薄膜電晶體及光偵測器之研究
(2016) 陳柏維; Chen, Po-Wei
本研究使用磁控濺鍍製作P型氧化亞錫通道層，並透過改變環境退火氣體、退火溫度和退火時間，來改善氧化亞錫通道層品質，以期得較佳的氧化亞錫通道特性。此最佳化後的P型氧化亞錫薄膜電晶體特性，其臨界電壓為-0.83 V，載子遷移率為5.4 cm2/Vs，開關電流比為1.24×104。為了進一步提升P型氧化亞錫薄膜電晶體特性，我們同步使用了低溫氟電漿來改質P型氧化亞錫薄膜品質，透過氟原子對氧化錫通道層進行缺陷修補。經實驗結果證明，與無氟電漿改質的電晶體特性相比，經過低溫氟電漿改質處理之氧化亞錫電晶體元件，其開關電流比，有效改善了1個多數量級以上，可達到7.7x105。另一方面，我們也使用了氧電漿改質氧化亞錫薄膜，探討不同電漿源氣體對氧化亞錫通道層的影響。經200瓦氧電漿改質條件下，可改變通道氧化亞錫中得錫氧比，得到一個富氧型的N型二氧化錫通道。其電晶體元件特性所量測而得的臨界電壓為-1.49 V，載子遷移率可高達30 cm2/Vs，且開關電流比為7.8x103。此外，我們也探討了氧化錫電晶體的照光特性，實驗結果也發現其光響應行為與通道極性有高度相關性。P型氧化亞錫薄膜電晶體在可見光紅、綠、藍三波長下具有明顯光電流響應行為，而N型二氧化錫薄膜電晶體則僅對短波長藍光有較明顯的反應。此高靈敏性且高選擇比的光響應特性，未來將有機會整合應用於光偵測器產品上。
後退火處理對氧化鋁覆蓋層效應於氧化鉿鋯鐵電記憶體之電性分析與切換特性可靠度探討
(2022) 林冠翔; Lin, Kuan-Hsiang
隨著科技的迅速發展，如人工智慧(Artificial Intelligence, AI)、元宇宙(Metaverse)等新興概念，運用了大量的穿戴式裝置，甚至因為全球疫情關係產生出新型態的工作方式，使得電子產品的需求大增。而作為非揮發性(Non-volatile)，擁有低功耗、高微縮性的鐵電記憶體已成為極具潛力的角色。本實驗取代傳統的鐵電材料，以二氧化鉿(HfO2)作為鐵電薄膜的基底，而為了更容易誘發鐵電特性，選擇了可摻雜比例範圍較廣的鋯(Zr)來進行元素摻雜。氧化鉿鋯(HfZrO)電容可以透過提高金屬閘極的機械或熱應力，促使氧化鉿鋯薄膜晶相轉變而產生鐵電極化現象，本實驗選擇熱穩定性較佳的氮化鉭(TaN)作為金屬閘極，並藉由閘極氮含量4%、7%、10%的調變，來觀察氧化鉿鋯電容的電性變化，且結合金屬後退火處理(Post Metal Annealing, PMA)來提升應力以增強鐵電特性。氧化鉿鋯薄膜於退火處理後，可以提升兩倍殘餘極化量，然而鋯元素在高溫下較易使氧化鉿鋯電容有漏電流的現象，因此本實驗藉由添加2 nm、3 nm的氧化鋁介電覆蓋層來減少漏電流路徑的產生。隨後本實驗亦透過耐久度測試(Endurance)、定電壓測試(Constant Voltage Stress, CVS)來觀察經過氮化鉭氮含量調變、添加氧化鋁覆蓋層後，對氧化鉿鋯電容可靠度的影響。經由實驗結果可以發現，添加2nm的氧化鋁覆蓋層能夠有效提升元件的可靠度。本實驗得到的最佳化參數，為氮化鉭閘極氮含量7%，添加2 nm的氧化鋁介電覆蓋層，且經過450oC的後退火處理後，其兩倍殘餘極化量可達36.91 C/cm2，在-3 V量測電壓下的漏電流可以維持在1.65×10-6 A。耐久度測試方面，操作電壓為±3 V時，元件可以承受至1.62×107次循環，且在106的操作次數下能保有25.73 C/cm2的兩倍殘餘極化量。而在-2.6 V~-2.8 V的定電壓測試下，一萬秒內的漏電流機制則皆維持在電荷捕捉(Electron Trap)的狀態。最後，本實驗利用鐵電記憶體遲滯與非揮發性的優勢，將收斂後最佳化的條件與無添加氧化鋁覆蓋層的對照組，進行仿神經型態應用的比較。透過非線性公式所得到的結果，有添加2 nm覆蓋層的條件可以呈現較低的非線性係數，因此更能有效模擬仿神經突觸元件的運作，在未來期望能藉由資料訓練及參數調變，更進一步應用於深度學習與人工智慧的範疇。
探討氧化鋯介面層應用於氧化鋯鉿鐵電記憶體之電性可靠度研究
(2025) 張嘉祐; Chang, Chia-Yu
探討氮化鈦介面層應用於氧化鋁鉿鐵電記憶體之電性可靠度研究
(2025) 紀柏宇; Chi, Po-Yu
探討金屬介面層應用於氧化鋯鉿鐵電記憶體之電性可靠度研究
(2024) 洪勁傑; Hong, Jin-Jie
隨著科技進步，數據量急速增長，記憶單元與邏輯單元之間的數據傳輸面臨嚴重的功耗和訊號延遲問題，因此，結合記憶與邏輯單元的邏輯記憶元件(Logic in Memory)應運而生，其中鐵電記憶體(FeRAM)因高集成密度、低功耗、高讀寫速度而備受矚目。然而，受到製程條件與電場循環等因素影響，金屬-鐵電-金屬(Metal-Ferroelectric-Metal)鐵電電容在電極與鐵電層之間容易產生介面層缺陷，導致元件漏電流增加、極化特性降低與可靠度衰退等問題。因此，本研究調變氮化鈦的材料性質與厚度，將其作為下電極緩衝層、中間阻障層、上電極介面層與金屬介面層，應用於氧化鋯鉿鐵電電容之中，並通過量測分析，探討氮化鈦是否能穩定面品質、優化元件性能。實驗結果顯示，2奈米的氮化鈦作為下電極緩衝層與中間阻障層不僅未能增強鐵電極化特性，反而導致漏電流大幅提升，推測氮化鈦已經發生氧化反應。在氮化鈦金屬介面層電容結構中，通過調變氮化鈦金屬介面層厚度，可以在極化特性、漏電流與可靠度之間取得參數最佳化。經過450°C的金屬沉積後退火處理，氮化鈦金屬介面層電容結構展現最佳兩倍殘餘極化量24.83 µC/cm2，比起氮化鈦上電極介面層電容結構高出約16%~45%，氮化鈦金屬介面層電容結構在-3 V時的漏電流值為1.72×10-10A，顯著低於無氮化鈦金屬介面層電容結構約3個數量級。在可靠度測試中，無氮化鈦金屬介面層電容結構在較小的定電壓應力下便發生永久性崩潰，氮化鈦金屬介面層電容結構則需要更大的定電壓應力才會發生電洞生成現象，展現卓越的抗電應力，並且氮化鈦金屬介面層電容結構經過108次耐久度循環後仍維持兩倍殘餘極化量7.13 µC/cm2，表現出最低的疲勞現象，證實氮化鈦金屬介面層可以穩定氮化鉭上電極與氧化鋯鉿薄膜間的介面品質，減少介面缺陷的產生，有助於維持優異的極化特性、降低漏電流與優化元件可靠度。
整合氧化鋁鐵電記憶體之氧化錫薄膜電晶體元件電性探討之研究
(2019) 王世安; Wang, Shih-An
本研究首先探討鐵電電容在不同退火溫度下之影響。鐵電電容在600oC~800oC中，漏電流隨著退火溫度上升而無明顯變化，有利於不同溫度下之製程整合，而在鐵電特性上，會隨著溫度上升而增強，但同時極化迴圈開口也會增大。在P型薄膜電晶體中，Id-Vd輸出特性有明顯截止區與飽和區，在汲極電壓與閘極電壓為-2V時，電流為1.10A。Id-Vg轉移特性中，在±2.5V中有3個數量級之開關電流比。漏電流約在10-9 A，顯示10nm之氧化鋁鉿薄膜較好的閘極介電薄膜。在串聯HfAlOX薄膜厚度為10nm之鐵電電容中，電容面積隨著200x200m2至50x50m2，Current-Ratio Memory Window從67.00增加至362.80。當電容越小，匹配越好，Current-Ratio Memory Window越大。在相同面積50x50m2下改變不同串聯厚度，從5nm至10nm，Current-Ratio Memory Window從7.11增加至362.80，當厚度越厚，匹配越好，Current-Ratio Memory Window越大。根據參考文獻之模擬，當電晶體電容與鐵電電容在電荷(Q)-電容(C)圖中相交於兩點，電壓來回掃時，會分別經過這兩點，而使電荷陡峭上升，因而形成電滯迴圈，在固定電晶體電容值，改變鐵電電容值時，鐵電電容越小則Current-Ratio Memory Window越大，實驗結果與參考文獻相符。在資料儲存Retention測試中，P型氧化錫薄膜電晶體串聯厚度為10nm、面積50x50m2氧化鋁鉿鐵電電容經過1000秒後有最高的開關電流比，為較佳測試條件。
氧化鋁基覆蓋層應用於氧化鋁鉿鐵電記憶體與電晶體之製程整合與元件電性探討
(2023) 温鎮豪; Wen, Chen-Hao
本研究探討單層氧化鋁與不同沉積比的氧化鋁鉿材料於氧化鋁鉿鐵電電容元件之覆蓋層效應，以及比較不同製程條件下之鐵電電容和電晶體特性。在實驗上，我們製備四種條件鐵電電容，使用純氧化鋁覆蓋層與三種不同沉積比的氧化鋁鉿覆蓋層應用於氧化鋁鉿鐵電電容，並於實驗完成後進行電容和電晶體元件電性量測。從實驗結果發現，純氧化鋁覆蓋層能增強氧化鋁鉿鐵電電容的鐵電極化特性，相比於採用氧化鋁鉿覆蓋層，在低量測電壓3.0V下，也有最優異的鐵電極化特性，兩倍殘餘極化值為16 μC/cm2，以及最佳的電荷儲存能力，在100 kHz的操作頻率下，電容值為381 pF，同時能抑制漏電流約1個數量級。在元件耐久度方面，在量測電壓為±4.0 V條件下，經過4.5×107個循環後仍能保有16 μC/cm2的兩倍殘餘極化量，其鐵電記憶體能具有較佳的儲存性能與更低的功耗表現。而鐵電電容元件採用氧化鋁鉿覆蓋層，則是在低電壓下能些微增強氧化鋁鉿鐵電電容鐵電極化特性，但是將電壓加大後，反而降低氧化鋁鉿鐵電電容鐵電極化特性。此不理想鐵電效應推測是與三元氧化鋁鉿覆蓋熱穩定性不佳，容易在退火過程產生過多界面缺陷有關。在類神經方面，純氧化鋁覆蓋層條件與氧化鋁鉿覆蓋層條件的非線性度皆小於1，其中純氧化鋁覆蓋層條件與沉積比1：9的氧化鋁鉿覆蓋層條件分別為0.58、0.51，更適合應用於類神經網路架構。在鐵電場效電晶體部分，相較於氧化鋁鉿覆蓋層條件，純氧化鋁覆蓋層之鐵電場效電晶體擁有較佳的開關特性，其最小次臨界擺幅為79 mV/decade、開關電流比為1.9 x105，以及響應速度也較優異，轉導值為7.6 x10-5 mS。
氧化鋁覆蓋層效應於堆疊型與混合型氧化鉿鋯鐵電記憶體之電性分析與切換可靠度探討
(2022) 陳韋廷; Chen, Wei-Ting
鐵電記憶體(Ferroelectric Random-Access Memory)具有低耗能以及高讀寫次數等優點，對於元件效能優化與高可靠度保有競爭優勢；隨著科技日新月異，電子元件朝向微小化，而傳統鐵電材料面臨厚度微縮限制且有元素擴散等問題，因而近年來發展以二氧化鉿(Hafnium-Oxide, HfO2)為基底之新興鐵電材料，其有利於元件微縮並優化製程相容度。二氧化鉿能透過元素摻雜方式使得晶格相轉，改變鐵電特性，其中與鋯元素所形成之氧化鉿鋯(Hafnium-Zirconium-Oxide, HfZrO)由於能夠摻雜的濃度範圍較廣，相對易於呈現優良之鐵電極化，對於元件應用具有潛力；於先前研究得知適量的鋯元素能增益極化，因此本實驗選用之摻雜比例為50 %，以達到較佳的極化量。而鋯元素在高溫下之穩定度不盡理想，容易因介面缺陷增加而導致漏電流上升現象。因而本實驗以堆疊(Stacked)形式沉積鐵電層並比較混合(Mixed)沉積形式，期望透過堆疊型結構來改善鋯元素的不穩定度對於電性與鐵電極化之影響。於覆蓋層效應對於鐵電特性與電性變化，在沉積後退火(Post-Deposition-Annealing, PDA)溫度條件450℃，堆疊型與混合型結構皆於增加錶值厚度3 nm氧化鋁覆蓋層後，呈現鐵電極化增益，其兩倍殘餘極化量(2Pr)分別為34.66 μC/cm2以及41.57 μC/cm2，並提升電容數值，於漏電流則分別由8.17×10-9 A與1.01×10-7 A抑制為4.22×10-9 A與9.33×10-9 A；在可靠度分析耐久度(Endurance)測試結果，操作電壓為±2.9 V時，經過循環操作次數10 5後，透過增加氧化鋁覆蓋層有助於鐵電電容保有較佳殘餘極化量並提高可承受之操作次數至10 7循環，延後元件崩潰(Breakdown)。於類神經型態分析，兩種結構皆以增加氧化鋁覆蓋層後呈現較低的非線性度數值(α)，意即提高鐵電電容之線性程度，因而說明增加覆蓋層對於元件未來之應用有所助益。關鍵詞：氧化鉿鋯、覆蓋層效應、可靠度測試、類神經應用
氧化鋅奈米線披覆鐵酸鉍薄膜之氣體感測特性研究
(2015) 陳俊宏; Chen, Chun-Hung
本研究利用了水熱法在玻璃基板成長氧化鋅奈米線陣列，再使用磁控濺鍍製程沉積鐵酸鉍薄膜，進行兩者靈敏度比較。首先比較不同厚度之氧化鋅種晶層，並探討種晶層對奈米線表現形貌的關係，研究結果發現，隨著種晶層的厚度增加，表面粗糙度會降低，其奈米線的線徑與線長都會降低。再對丙酮與氨水兩種氣體進行氣體感測實驗，然後使用表面改質製程，採用了低溫濺鍍製程沉積鐵酸鉍(BiFeO)薄膜披覆氧化鋅奈米線上增加其感測靈敏度。再利用水熱法成長厚度27、35、42 nm的種晶層之氧化鋅奈米線，並在操作溫度100°C、150°C與200°C下進行丙酮與氨水氣體感測，研究結果顯示，種晶層厚度35 nm所成長的氧化鋅奈米線具有最佳的感測靈敏度(丙酮氣體S =7.2 和氨水氣體S= 3.72) ；接著比較鐵酸鉍薄膜披覆於氧化鋅奈米線與純氧化鋅奈米線兩者的氣體感測靈敏度，結果顯示，有鐵酸鉍薄膜之氧化鋅奈米線感測靈敏度有上升的趨勢(丙酮氣體S =7.41 和氨水氣體S= 4.61)，且氨水氣體的感測靈敏度有隨著操作溫度的上升而增加的趨勢，最後對氨水進行高溫(300°C)與室溫(25°C)之氣體感測，研究結果指出感測響應速度與氨水濃度成正比的關係，尤其是鐵酸鉍薄膜披覆氧化鋅奈米線感測器，其濃度越高，感測響應就越明顯，即使在低濃度(1 ppm)下也有這個結果。
氧化鋅奈米線陣列披覆PVDF製作可撓性壓電元件之輸出電壓特性研究
(2015) 許敬玄; Shiu, Jing-Shiuan
本研究先利用濺鍍機在可撓式銅基板上沉積一層氧化鋅種子層，再將沉積種子層過後的銅基板經過水熱法長出一維結構之氧化鋅奈米線，透過不同氧化鋅種子層的粗糙度改變氧化鋅奈米線之線徑與線長：氧化鋅種子層粗糙度低，奈米線長且細，但容易造成奈米線叢聚現象；氧化鋅種子層粗糙度高製備出奈米線線徑粗，因線徑粗使奈米線叢聚現象降低。因製備完成氧化鋅奈米線後，需將PVDF薄膜旋塗於氧化鋅奈米線上，若奈米線有叢聚現象，PVDF溶液較不易均勻沉浸於奈米線中。接下來探討PVDF在何種結晶的環境下和厚度，能有效的提高PVDF的壓電輸出特性，一般PVDF的熔點溫度在160℃。研究成果指出，PVDF薄膜在300 rpm的轉速有最大的壓電輸出，且在烘烤時間50分鐘也能有效的使壓電輸出達到最佳化。雖然氧化鋅奈米線本身也是壓電材料，但其壓電輸出特性卻非常小；而在PVDF薄膜上，雖材料本身耐強度與高壓電輸出特性，但其壓阻高所造成的靈敏性低之缺點，故在最後研究，將結合兩種材料以達到相輔相成的效用在，所以近一步探討PVDF薄膜在有無披覆氧化鋅奈米線時的壓電輸出特性的差異，結果顯示披覆氧化鋅奈米線時之壓電輸出特性增加、反應時間減少，都是因氧化鋅奈米線高體表面積的優點，使PVDF薄膜能突破本身低靈敏性的特性，能有潛力成為高敏性與高輸出之可撓式攜帶電子元件。
氧化鎢薄膜應用於可撓式電致色變元件之彎曲效應下著色記憶保持能力研究
(2015) 周川普; Chou, Chuan-Pu
本研究以電沉積法製備氧化鎢電致色變薄膜，將氧化鎢沉積在可撓性塑膠基板上來製備成可撓性顯示器。本研究主要分為三個部分進行，第一部分測試電沉積法鍍膜及著去色電位之最佳參數，並探討張應力、壓應力、彎曲次數、彎曲半徑、溫度對於電致色變薄膜記憶保持能力的影響，進而探討其薄膜的穿透率、穿透率差、著色效率，再觀察其薄膜表面形貌、粗糙度，最後使用電壓-電流來對電致色變薄膜進行電性量測。第二部分為利用Light tools光學模擬工具來進行模擬薄膜不同參數下的穿透率改變，並使用Color chart來量化模擬結果。第三部分為將可撓性電致色變顯示元件封裝，將進行其電路結構設計並製作完成。經由本實驗所量測得到的最佳薄膜沉積參數為2 V沉積電位條件沉積1分鐘，所得到之薄膜厚度約為400 nm，表面粗糙度介於7-12 nm間；氧化鎢薄膜最佳的著去色電位為2.5 V，其穿透率差在650 nm時達到80%，而著色效率可達100 cm2/coul；氧化鎢薄膜著色記憶保持能力為兩個小時，受到張應力固定彎曲半徑15 mm及10 mm記憶保持能力分別為1小時及4 分鐘、受壓應力固定彎曲半徑15 mm及10 mm記憶保持能力皆為1小時、受溫度效應的影響40℃及60℃記憶保持能力皆為1小時，著色記憶保持能力受到張應力彎曲次數會隨著次數增加而衰退，而受壓應力彎曲次數則因薄膜破裂已達其極限其著色記憶保持能力結果衰退致最差；漏電流也會因為張應力、壓應力及溫度效應的影響會使得漏電流越來越高。
氮化鋁覆蓋層應用於氧化鋯鉿鐵電元件之電性分析
(2025) 林書玄; Lin, Shu-Hsuan
隨著科技近年日新月異的發展越加迅速，科技也在不斷的創新，帶動人工智慧(AI)、物聯網(IoT)應用技術、5G/6G通訊、汽車自動駕駛、高效能運算(HPC)等關鍵技術的成長，數據存取及整理相對重要，鐵電記憶體就扮演格外重要的角色，以其低功耗、讀寫快、耐久度優異的表現，成為其半導體發展重點。本研究使用氨電漿沉積氮化鋁作為覆蓋層，希望能減少介面缺陷產生，穩定上電極與氧化鋯鉿薄膜的介面品質，並且調變氮化鋁覆蓋層的氮含量10%、20%、40%、50%，探討其對氧化鋯鉿鐵電/反鐵電元件特性之影響。根據實驗結果皆以退火溫度600 °C為最佳條件，氮化鋁覆蓋層鐵電結構在操作電壓2.5 V下，在氮含量50%有最優異的兩倍殘餘極化量20.52 µC/cm²，在漏電流量測可以得知所有氮化鋁覆蓋層鐵電結構的漏電流值介在1.49×10-10 A ~ 1.15×10-9 A之間皆低於無覆蓋層鐵電結構2.25×10-9 A，氮化鋁覆蓋層反鐵電結構在操作電壓3.5 V下，氮化鋁覆蓋層反鐵電結構(N:20%、50%)表現出明顯反鐵電雙遲滯曲線特徵，且所有氮化鋁覆蓋層結構的漏電流值皆低於無覆蓋層反鐵電結構，觀察到在氮含量50%氮化鋁覆蓋層應用在鐵電或反鐵電結構上顯著提升極化特徵，並且抑制漏電流，推測高氮含量可以強化氮化鋁覆蓋層鍵結，提升熱穩定性，相較於其他氮含量結構，更有利於鐵電/反鐵電相的形成，同時達到抑制漏電流的效果。在耐久度分析中，從實驗結果得知與氮化鋁覆蓋層鐵電結構經過108次循環操作次數測試後的衰減率介在80.8% ~ 86%之間，皆低於無覆蓋層鐵電結構的89.9%。接著討論無覆蓋層反鐵電結構經過108次循環操作次數測試後的衰減率為13.5%，其中氮化鋁覆蓋層反鐵電結構(N:20%、40%、50%)的兩倍殘餘極化量略為提高，以上實驗結果顯示氮化鋁覆蓋層應用於鐵電/反鐵電結構中可以提升元件耐久度，改善的主要歸因於氮化鋁覆蓋層也可作為介面調控層，均勻分散電場應力於鐵電層上，且也能有效減少介面缺陷產生，降低元件漏電流、使元件在長期操作下仍能維持穩定的電性表現。再進一步探討比較在電壓3 V與退火溫度700 °C條件下，結果顯示鐵電結構於10⁷次循環即發生崩潰，而反鐵電結構則可穩定運作至10⁸次，然而反鐵電結構相比鐵電結構具備更持久可靠度，可能歸因其內部氧空位較少，能有效延緩薄膜擊穿，並且氮化鋁覆蓋層反鐵電結構的衰減率低於無覆蓋層反鐵電結構的66.5%，顯示出氮化鋁覆蓋層可以減少介面缺陷並穩定介面品質。
無摻雜氧化鉿鐵電電容器和電晶體元件電性可靠度研究
(2020) 黃子祐; Huang, Zi-You
隨著物聯網(Internet of Things)、車聯網(Internet of Vehicles)、人工智慧(Artificial Intelligence)及大數據(Big data)的蓬勃發展下，對於電子元件的需求與日俱增隨著元件不斷的微縮，在晶片單位面積上的元件數量隨之增加，總功率消耗有增加的趨勢，因此克服功率消耗成為重要的議題。藉由鐵電材料中的負電容效應，可以使傳統電晶體之次臨界擺幅(Subthreshold Swing, SS)低於60 mV/decade，因而進一步降低器件的功率消耗。傳統的鐵電材料像是鋯鈦酸鉛(lead zirconate titanate , PZT) 和鉭酸鍶鉍(strontium bismuth tantalite, SBT)等，有著難以微縮以及環境污染的問題。且近年來發現二氧化鉿材料能透過摻雜和金屬閘極的機械應力誘發鐵電特性，因此引起研究者的關注。再加上科技的走向，電子元件逐漸朝向尺寸微縮、低功率消耗和高速等趨勢發展，其中以鐵電特性為架構的鐵電隨機存取記憶體及負電容場效電晶體漸漸受到重視，然而高濃度摻雜鋯會使得元件漏電流的增加，而摻雜鋁會使得元件微縮時摻雜比例不易調控，故無摻雜氧化鉿逐漸受到重視且具研究價值。文獻中所示，無摻雜二氧化鉿薄膜可以透過厚度微縮及閘極應力誘發二氧化鉿材料結晶相轉變進而增強鐵電極化特性，本研究將10奈米的二氧化鉿薄膜微縮至7奈米，利用厚度效應來達到增強鐵電特性。厚度微縮雖然可以增強鐵電及化特性，但同時增加漏電流，為了改善漏電流的缺點本研究將二氧化鉿薄膜表面進行氮電漿處理。藉由氮電漿修補薄膜表面缺陷進而降低漏電流及改善元件可靠度，可靠度分析發現經過氮電漿修補後陷阱能障從0.453 eV改善至0.474 eV，將薄膜用於鐵電電晶體發現，經過氮電漿處理後臨界電壓從0.955 V偏移至1.65 V，缺陷視窗縮減0.25 V。此研究結果有助於將無摻雜二氧化鉿薄膜整合於記憶體。
矽奈米線元件應用於有機溶劑氣體感測之研究
(2013) 孫永翔; Yung-Hsiang Sun
本研究利用自發性電化學蝕刻方式在矽基板上製備矽奈米線陣列，透過改變蝕刻時間來製作不同長度的矽奈米線，並將其應用於有機溶劑氣體之感測。實驗結果發現，蝕刻時間增加，矽奈米線長度也會隨之增加。且對於有機溶劑氣體感測之靈敏度，也隨著線長愈長而靈敏度愈好。本研究中並討論有機溶劑氣體分子與矽奈米線表面的反應性，在生活中常見的有機溶劑，本研究選用不具有極性且沒有孤對電子的正戊烷和正己烷，以及具有極性且有兩對孤對電子的甲醇、乙醇和丙酮作為待測有機溶劑。醇類具有由-OH官能基所產生的分子間氫鍵，而丙酮不具氫鍵但含有羰基(C=O)，研究結果顯示矽奈米線對含有羰基之丙酮有最好的反應性及感測靈敏度，而對烷類氣體則感測效果不佳。進一步製作N型與P型矽奈米線比較感測性質差異，結果顯示載子為電子的N型試片在感測過程中電阻值會下降；而載子為電洞的P型試片電阻值則會上升，進一步透過高摻雜之P型與N型試片來做感測並且探討感測機制與提升效果。最後透過Elovich吸附方程式發現在感測初期時圖形呈現線性行為，換算之電流差值越小則代表感測效果越好。
碲化鉛熱電塊材與銅電極間填料接合之擴散阻障效應及界面性質研究
(2014) 柯鈺翔; Yu-Shiang Ke
熱電材料能利用它的材料特性將熱能與電能互相轉換，在廢熱回收方面極具發展潛力。然而，熱電元件製作成模組過程中，在熱電材料與電極間的接合技術和防止元素擴散上是一大挑戰。本研究使用中溫段的PbTe和PbAgTe熱電材料，以電鍍方式沉積Ni擴散阻障層來防止元素擴散，並且透過SnAgTi銲片於真空度2×10-2 torr及溫度400℃的條件，持溫20分鐘與銅電極進行真空軟銲接合。另一方面，以PbTe熱電材料搭配AgCuTi銲片，於580℃真空環境下持溫一小時與銅電極進行固態擴散接合。最後將各成功接合的實驗試片，分別進行300℃至500℃的短時效測試與微觀組織觀察及電性量測。實驗結果顯示，上述實驗條件可將PbTe/Ni/SnAgTi/Cu與PbAgTe/Ni/SnAgTi/Cu兩種系統成功接合，並且均可在300℃持溫30分鐘時效條件下，維持良好的接合界面情形。以及PbTe/Ni/AgCuTi/Cu系統亦依上段實驗參數下接合成功，更可在時效溫度高達500℃時，並持溫30分鐘下保持良好界面狀態。另外，於25℃環境溫度下，在PbTe/Ni/SnAgTi與PbAgTe/Ni/SnAgTi/Cu系統所測得的電阻值，均隨著時效處理溫度提高而上升。然而，在PbTe/Ni/AgCuTi系統所測得的電阻值，則是隨著時效處理溫度提高而下降。
背通道改質對多晶氧化錫薄膜電晶體電性改善之研究
(2017) 劉冠麟; Liou, Guan-Lin
本研究首先探討通道層退火溫度，以及通道層沉積時的氧氣流量對於P型氧化錫薄膜電晶體的影響。通道層退火150oC時通道仍呈現金屬特性，而退火200oC後則顯示出有利於電晶體整流的半導體特性。此外，沉積氧化錫通道層時的氧氣流量越大有助於氧化錫晶粒成長，能夠提高元件的載子遷移率和驅動電流，但也因為晶粒增加使得漏電流增加，所以在沉積氧化錫時選擇合適的氧流量是很重要的。接著改變氧化錫通道層厚度，分別沉積6奈米、10奈米、15奈米的氧化錫通道層，其對應的載子遷移率分別為3.58 cm2V-1S-1、6.3 cm2V-1S-1、3.46 cm2V-1S-1，對應的開關電流比為1.58 x 103、9.55 x 10、6.21 x 10。由此現象我們可以了解到，通道層越厚通道層內的錫空缺就越多，導致電洞越多，且因為通道層厚度較厚，閘極控制能力下降，不足以排開電洞完全關閉元件。接著利用低溫氟電漿對氧化錫通道層進行改質，觀察氟電漿對氧化錫薄膜電晶體造成的影響。結果證實以氟電漿對通道層進行改質能夠改善氧化錫薄膜電晶體的漏電流。最後減薄氧化錫通道層厚度，並以退火溫度250oC、300oC、350oC進行通道層後退火，得到n型氧化錫薄膜電晶。本研究以通道層厚度6奈米為界線，當厚度大於6奈米之元件為p型氧化錫薄膜電晶體；當厚度小於6奈米之元件為n型氧化錫薄膜電晶體。
鋁合金1050板材電阻點銲之銲核成長及接合特性研究
(2008-10-24) 程金保; 鄭淳護; 呂傳盛; 吳釗宇