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    2024鋁合金熱裂性及異質銲接機械性質之研究
    ( 2010) 溫晉源 ; Jin-Yuan,Wun
    本論文以2024鋁合金為研究對象，分兩部分進行研究： 一部分為2024鋁合金熱裂性研究，以惰氣鎢極電弧銲(TIG)，在不使用填料情況下，利用點可調式應變試驗(Spot Varestraint Test)，探討外加應變量及熱循環次數對2024-T351及2024-T6熱裂敏感性之影響。經由光學顯微鏡與掃瞄電子顯微鏡觀察，探討微觀組織。研究結果顯示：2024-T351、2024-T6經多重熱循環後熔融區熱裂敏感性並無明顯之影響，但對熱影響區的金屬熱影響區(W. M. HAZ)兩種鋁合金卻都有顯著之影響，隨著熱循環次數的增加，在金屬熱影響區之熱裂縫會有明顯的成長，另母材熱影響區(B. M. HAZ)之熱裂縫2024-T351也隨著熱循環次數的增加而增加，而2024-T6則無此現象。另外隨著外加應變量之增加，兩種材料之裂縫總長度(Total Crack Length, TCL)並無增加，但在最大裂縫長度(Maximum Crack Length, MCL)上，2024-T351鋁合金熔融區之最大裂縫長度會隨著熱循環次數之增加而加大，而2024-T6鋁合金並無明顯現象。由金相顯微組織圖可知，熱裂縫發生的位置在熔融區與熱影響區，很明顯的的裂縫均沿著晶粒邊界發生。再經由SEM觀察分析，兩種鋁合金材料皆呈現熔融區為凝固熱裂及熱影響區為液化熱裂的形式。 第二部分為2024鋁合金與7050鋁合金做異質銲接後，探討其銲後之微觀結構與機械性質。銲接採惰氣鎢極電弧銲並分別添加A2319與A5356填料進行對接銲。銲後再施以自然時效(T1)與固溶時效(T4)熱處理，實驗結果顯示: (1) 2024、7050異質接合後經固溶處理(T4)，熔融區之微硬度值較自然時效(T1)大幅地提升約20-30Hv (2) 2024、7050異質接合後，採ER2319較ER5356填料在T1處理後有較高的極限抗拉強度(UTS)、降伏強度(YS)與伸長率(El)，但經固溶處理(T4)後，其極限抗拉強度(UTS)、降伏強度(YS)則差異不大。
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    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。
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    5052鋁合金與ABS塑膠摻雜炭化稻殼粉末異質接合之特性研究
    ( 2017) 王怡雯 ; Wang, I-Wen
    在現今許多電子用品、3C產品、自行車、航太工業等，利用金屬與塑膠異質接合形成複合式材料，在各領域皆被廣泛應用。此複合材料可同時具有輕量化與高強度之優點，且在設計彈性上各得以讓不同材料之特性充分發揮。塑膠與金屬之接合件，兼具塑膠材料的質量輕巧與抗化學侵蝕之特性，以及金屬之延性與強度。 本研究將5052鋁合金與ABS塑膠，以超音波銲接方式進行異質搭接，並探討其接合品質。為了使兩種異質材料得以順利接合，本研究針對鋁合金表面及塑膠表面進行粗化，並在兩銲接區域內增加不同比例摻雜物後，再利用超音波銲接使兩者產生接合作用。鋁合金表面粗化部分先是以砂紙磨除表面氧化層，再利用CNC銑床鑽削直徑為1 mm、深度2 mm之微型陣列孔洞，此方式可以產生足夠的孔深與孔徑使熔融塑膠進入其中。 在設定固定孔洞數條件後，將研究重點擺在不同摻雜物及銲接時間長短對強度之影響。經由拉伸試驗後發現，隨孔洞數增加及搭配適合之銲接參數，可有效提升接合件的強度。而使用炭化稻殼與ABS粉末摻雜於異質界面亦可提升接合效果。其中以ABS粉末與炭化稻殼重量比90 wt%：10 wt%、總重量為0.2 g摻雜之效果為最佳，所獲得接合件之最大平均荷重為4390 N。
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    AA7075鋁合金與Ti-6Al-4V合金摩擦攪拌銲接微觀組織與機械性質研究
    ( 2021) 鄭元愷 ; Cheng, Yuan-Kai
    本研究選用Ti-6Al-4V合金與AA7075合金，以FSW進行AA7075/ AA7075、AA7075/ Ti-6Al-4V 同質與異質的接合。找出合適的銲接參數後，對同質銲件施以T6銲後熱處理，比較T6銲後熱處理對機械性質之影響，並對各組銲接條件進行機械性質、微觀組織與電化學抗腐蝕性探討。在AA7075/ AA7075同質FSW研究結果顯示，以圓錐攪拌銷可以成功接合的條件需以較高熱量輸入，接合後攪拌區因動態再結晶而產生晶粒細化，而熱影響區則有晶粒粗大化現象，導致銲道附近之硬度下降。同質銲件施以T6銲後熱處理後銲道整體硬度均提升到原有母材硬度，銲件最大抗拉強度達到489.8 MPa，為鋁合金母材強度之82%，但延伸率則至7.3%。而AA7075/ Ti-6Al-4V異質FSW研究結果顯示，若以較高熱量輸入之銲接參數進行接合，將因兩合金之熱膨脹程度不一在銲道產生裂縫。根據EPMA觀察結果顯示，在兩種合金界面出現金屬間化合物(IMC)，IMC的厚度與形成的形式隨轉速而改變，無論轉速高低皆在界面處量測到鈦元素擴散至鋁合金，擴散範圍與轉速高低成正比。銲接參數為540 rpm – 60 mm/min時有最高抗拉強度248.44 MPa，為鋁合金母材強度之41%。電化學腐蝕試驗結果顯示，AA7075因FSW後銲道產生晶粒細化效果，導致單位面積下有更多連續晶界存在，引起更多晶界的腐蝕行為，因此抗腐蝕性較母材差。Ti-6Al-4V則因FSW攪拌棒肩部接觸之銲道表面晶粒尺寸較母材區域小，有更多鈍化膜成核點的形成，因此其抗腐蝕性優於其母材。
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    APCVD製程應用於石墨烯/玻璃碳複合膜之製備
    ( 2017) 陳育恩 ; Chen, Yu-En
    在這項研究中，利用熱裂解式常壓化學汽相沉積法(Thermal atmospheric pressure chemical vapor deposition, thermal-APCVD)與石墨層間化合物(Graphite intercalation compounds, GICs)的觸媒插層技術來進行碳複合膜之沉積，其組成為石墨烯與玻璃碳(Glassy carbon, GC)複合結構。以無氧銅(ASTM 10200, 純度99.97 %, 50 m)做為觸媒基板，當Ar/H2/CH4=500/10/2 sccm時可得I2D/IG比值為0.62的寡層石墨烯(Few-layers graphene, FLG)。再將石墨烯轉移至SiO2/Si的目標基板，以FLG當作基質材料(Host material)，硝酸鐵為插層劑，並以陰離子型態之界面活性劑(MA)作為添加劑，在實驗中證實硝酸鐵及MA濃度皆與NxOy氣泡形成之插層反應有關；結果顯示，於1 M硝酸鐵濃度中加入0.6 g/ml的MA，溫度控制在65 °C，插層時間為24小時的參數條件時，可以得到最佳的Fe-GICs品質，此時拉曼分析階數指標(Stage index)為n=1，亦即FLG的每層皆是重摻雜鐵奈米顆粒(Nanoparticles, NPs)，AFM測量Fe-GICs膜整體厚度為16.2 nm。後續在Ar/CH4/NH3=340/30/30 sccm的成長條件下持續30分鐘可得複合膜結構。最後將所得實驗結果之複合膜進行分析，首先在X-射線繞射分析下可以發現未出現尖銳的晶體衍射峰，而只在衍射角24~38°區間內出現饅頭型的非晶峰，此結果屬於非晶結構如玻璃；另外拉曼分析檢測在D峰值為1348 cm-1及G峰值為1588 cm-1，D峰值為石墨材料的無序結構，而G峰值代表C-C鍵的sp2碳系統，兩者得以驗證GC或微結晶石墨碳的存在。進一步使用XPS檢測，在高解析XPS (high resolution XPS)中的C1s峰值裡，可再詳細的分析出284 eV的特徵峰值，可發現僅有sp2的峰值並無sp3，從碳同素異性體的平面三角形相圖得知，結構模型 100％ 為sp2結構時為GC且具有富勒烯相關的結構。最後透過TEM觀測及EDS分析該複合膜結構是由頂層及底層石墨烯包覆鐵觸媒顆粒形成的石墨烯/玻璃碳複合膜，生長排列成許多之接近球狀晶粒。實驗分析結果綜合上述可證實石墨層間化合物已經轉變為GC結構。
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    CESL應力層與側壁結構對NMOSFET之應力模擬
    ( 2014) 高偉傑
    本研究主要針對具接觸孔蝕刻停止層 (contact etch stop layer, CESL) 之n型電晶體結構進行分析，並探討其材料及結構尺寸對元件應力分佈與性能之影響。由於CESL能提升電晶體元件之效能，為探討其結構影響之顯著性，本研究將CESL區分成三個部位，分別為CESL-Top、CESL-Lateral及CESL-Bottom三個區域，探討其結構之間傳遞應力與互相影響的情形，針對材料比例作模擬設計，並比較通道區域的應力分佈。 本論文分為三個研究方向，分別為CESL區分為三個區塊之影響研究、在覆蓋CESL層下之spacer影響研究以及在覆蓋CESL層下之電晶體尺寸影響研究。為了改善結構中間接效應的影響，在設計結構中，以區域結構分別建立，並在部分結構中施加應力的方式去探討，在n型電晶體中覆蓋1 GPa之CESL拉伸應力，而在改變閘極長度時，使得接觸CESL所覆蓋的區域也會跟著變動，可以隨著分析圖示中看出力量的分佈情形。首先，本文以2D模擬與文獻作比較，確定通道區域在z方向發生結構間的間接效應影響後，便以3D模擬設計去改善間接效應所帶來的應力現象，結果也發現在短通道時，CESL-Bottom區域能提供在通道中x方向最為顯著的影響。 另一方面，在電晶體製程的側壁結構 (spacer) 也是擔任傳遞力量的重要角色，在側壁結構內側的氧化層也常因為尺寸過小而被忽略，本研究設計二氧化矽層與氮化矽層之間的結構比例，觀察其CESL傳遞力量至通道間的影響情形，本研究考慮元件佈局圖對於電晶體之應力分佈與性能表現之影響，以二維與三維有限元素分析，發現在二氧化矽層與氮化矽層之間比例為1:3時，CESL傳遞應力至通道中開始出現有效的提升，而在短通道中也有更明顯的表現。因此，針對短通道結構設計，若適度調整spacer結構中較低楊氏係數的材料比例，便能於通道區域產生機械應力，其能有效的改善電晶體性能。
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    H.264之方向導向錯誤隱藏及預測式邊界相稱演算法
    ( 2005) 蔡修豪
    雜訊在資料的傳輸中是一個很重要的議題。在編碼系統中，有許多程序亦是為了抵抗雜訊而製作。H.264在其規格中，訂制一個可變區塊序列編碼(Flexible Macroblock Order；FMO)的機制，當資料流中的某一個部份發生錯誤時，可利用在影像中周圍的區塊資訊進行補償動作，以達到更好的補償效果。本研究提出一個以方向導向的錯誤隱藏機制，在H.264的CODEC中，配合FMO之機制，利用前一張畫面中共位區塊(collocated block)之移動向量的方向特性，選擇一個較適合的候選區塊進行錯誤隱藏的工作。 另一方面，傳統的邊界相似度演算法(Boundary Matching Algorithm；BMA)在候選區塊大小越大時，其量測的失誤越嚴重，因此，以傳統BMA量測而得到較小失真值的區塊，其最小平方誤差(Mean-Square Error，MSE)比失真值較大的區塊之MSE值大的機率非常高。為了改善此一缺點，本論文進一步提出一個預測式的邊界相似度演算法，以增加度量的正確性，進而提昇影像品質。結果顯示利用預測式BMA可以比傳統的BMA提昇約0.5 dB之影像品質。 結合上述兩個方法進行實驗，其結果指出利用提出之方法可以比BMVR[10]方法之PSNR提昇約0.6 dB。
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    HIPIMS鍍製HfO2氧化層之MIM電容的鐵電量測
    ( 2016) 石登元 ; Shih, Teng-Yuan
    鐵電材料是目前熱門的研究目標之一，現今科技的發展使得我們對於電子元件的尺寸追求越來越小。然而傳統鐵電材料所鍍製的薄膜厚度大約幾百奈米，薄膜的漏電也非常大，從而影響鐵電材料在記憶體上的應用。所以科學家們開始尋找新型的鐵電材料，並且發現HfO2和ZrO2等材料，有機會取代傳統鐵電材料。其中HfO2更是許多科學家所看好的新型鐵電材料選擇，並嘗試使用不同的鍍製方式來探討HfO2薄膜所能展現出的鐵電特性。 在本研究中，我們將利用高功率脈衝磁控濺鍍 (High Power Impulse Magnetron Sputtering, HIPIMS)來製備HfO2鐵電層。試片的基本結構上為，在P-type矽基板上使用DC sputter鍍製下電極的Mo，再來是鐵電層HfO¬2，最後則是上電極的Al。實驗總共會有三組Sample的變化。Sample 1為在HfO2層中摻雜Zr形成HfO2:Zr薄膜。Sample 2則是在HfO2層上鍍製一層Zr層。Sample 3是在HfO2的上下方分別鍍製TiN層以及ZrN層兩種結構變化。試片完成後，做鐵電性的量測，並配合物性測量作分析。最後，本研究在三組Sample中皆有發現極化現象。在Sample 1中得知HIPIMS鍍製時，氧氣通量在10 sccm表現最佳，並且RTA在850℃時無鐵電性表現。在Sample 2中得知Zr摻雜在HfO2的量不是越多越好，在TEM中看出HIPIMS鍍製時Hf對Mo層造成損害的情況，這情況在Sample 3的結構中能有效的改善。而Sample 3試片的鐵電性在三組中是表現最好的，TiN與ZrN在RTA溫度上的趨勢表現相反，推測是因為兩者在應力結構上表現不同。 關鍵字: 高功率脈衝磁控濺鍍、鐵電材料、二氧化铪
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    McKibben 人工肌肉上肢外骨架機器人之設計
    ( 2013) 陳俊廷 ; Chun Ting Chen
    傳統上，中風病患或因意外受傷而導致肢體受創無法行動自理者，須經由物理復健師予以一對一治療，就人力資源分配來說，實乃供不及求。有鑑於此，本論文開發一種針對手臂復健的外骨架機器人以取代人力之不足。所開發的外骨架機器人具有4個自由度，包含肩膀處3個自由度以及手肘處的1個自由度。本文說明建構外骨架機器人的零組件、機械結構的設計和外骨架機器人的操作流程，並建立各零組件的數學模型以及為了能規劃、控制外骨架機器人的運動，根據機器人學推導順向運動學、反向運動學以及反向動力學。而為了簡化反向動力學運算的複雜度，本論文是以準座標建立的Lagrangian方程式來作推導，並使用Robotics Toolbox分析外骨架機器人的順向運動學、反向運動學，以及撰寫Matlab程式模擬外骨架機器人的反向動力學。
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    Ni-P-PTFE複合層化學鍍製備與其抗沾黏特性之研究
    ( 2012) 張明成
    鎳磷合金(Ni-P alloy)有優異的硬度(> 600 Hv)、耐磨耗及化學耐蝕性，已為機械、模具、汽車、光電及電子製造等領域廣泛的應用。聚四氟乙烯(鐵氟龍) (poly-tetra-fluoro-ethylene, PTFE)亦具有優異之自潤滑性(摩擦係數極低)、表面抗粘黏性、超疏水自潔性、耐腐蝕性、絕緣性，在生化、醫療與食品相關器具已有廣泛應用。模造成型之模仁表面如沉積 PTFE之薄膜，可使模仁具有極佳之脫模與離型效果，避免壓印或射出成型之高分子材料沾黏於模仁表面，特別是當進行微/奈米等級結構之成型時，此沾黏現象特別容易發生。然而，此PTFE薄膜一般是以蒸鍍、旋鍍、噴塗、浸漬等方式塗佈於模仁表面，則於脫模離型過程中PTFE薄膜容易產生剝離脫落現象，致使模仁的耐用性不佳，故必須提出其他有效的解決方案。 因此，本研究在化學鍍(無電鍍)(electroless plating)鎳磷合金(Ni-P alloy)的程序中，加入0.2 μm之PTFE顆粒，以進行Ni-P/PTFE複合層之製備。此複合層在應用時，可兼具鎳磷合金優異之硬度與耐磨耗性，以及PTFE膜之低摩擦係數、超撥水性、高抗沾黏等特性。此外，由於PTFE顆粒均勻地鑲嵌於鎳磷合金鍍層內部與表面，顆粒具有不易脫落的特性，可明顯改善僅PTFE塗覆於模仁表面，所造成之模仁耐用性不佳的缺點。化學鍍實驗中分別控制鍍液pH值、操作溫度，PTFE顆粒添加量、界面活性劑FC-134濃度等參數，探討Ni-P/PTFE複合層之析鍍速率、複合層中PTFE之沉積量、微硬度的影響，以及與抗沾黏、自潔性、防污性功能相關之接觸角特性。 實驗結果顯示鍍浴的pH值必須控制在4.80-4.92範圍內，以維持鍍液的穩定性。溫度的提升，析鍍膜可獲得較佳之接觸角度，但隨著浴溫的增加，析鍍速率反而會減少，例如，在85 ℃操作條件下鍍層的接觸角為113.47o、鍍率為15.8 m/hr，95℃時接觸角為146.29o、鍍率為5.7 m/hr。析鍍時間與沉積厚度呈線性關係，時間愈長可得較厚之薄膜，但鍍液中PTFE含量超過7.5 cc/L，沉積速率受到限制反而減緩。杜邦公司(Du Pont)的PTFE懸浮液，其鍍層品質深受界面活性劑FC-134的影響，其最佳條件為95 ℃鍍液含300 mole/L FC-134、PTFE含量7.5㏄/L、化鍍20 min，可得接觸角度140.01°，鍍層厚度6.5 m、平均硬度173.54 Hv。使用日本World Metal Co, LTD 的PTFE懸浮液，其鍍液可以不使用FC-134，在95℃浴溫、PTFE含量7.5㏄/L、化鍍20 min的最佳條件下，可得接觸角度147.70°，鍍層厚度5.5 m、平均硬度160.80 Hv。目前的研究進度已獲得超疏水性之Ni-P-PTFE複合層，並應用析鍍於具有微結構之Ni-Co模仁表面，可得接觸角141.42°，且實際進行熱印壓模(Hot embossing)之測試，經過壓膜與脫膜實驗後，量測接觸角為137.89°。因此，本研究所製備之Ni-P-PTFE複合層有抗沾黏的能力，可助Ni-Co模仁之離型性效果。
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    PDMS微反應器應用於金奈米微粒合成之研製
    ( 2006) 施建富 ; Shih Jian-Fu
    奈米微粒(nanoparticles)之研製為目前奈米科技重要的一環，其中金奈米微粒由於大小、光學性質、表面化學性質及無毒等特性，故被廣泛應用於光電科技、生醫檢測方面的研究。也因此近年來相關金米微粒的研製皆朝向如何提高微粒粒徑的均勻度及大小的可控性發展。 與傳統巨觀反應器相較，PDMS微反應器具有生物相容性高、可控性佳、可批次化生產及易於觀測等優點，預期將能改善傳統合成法之粒徑分佈不均、控制不精確等問題，達成反應器控制精確及金奈米微粒可批次生產等目的。因此本研究特以微機電中之SIGA製程技術，研製PDMS微反應器(microreactor)，並由流體數值分析(computational fluidic dynamics, CFD)軟體的模擬結果得知，研究中所設計之微反應流道流率在150 ul/min~370 ul/min的範圍內有較佳的混合效果。 於矽模的蝕刻過程中，藉由添加界面活性劑(surfactant) Br+IPA於非等向性濕式蝕刻(anisotropic wet etching)蝕刻液之技術，改善使用單一添加劑時的缺點，使得蝕刻底切比率降低至0.563，蝕刻粗糙度達到23.48nm，成功蝕刻出所需之矽模。最後將完成之元件實際進行金奈米微粒的混製，在13~14 V的電壓驅動下，白金微加熱器能提供約120 ℃之加熱溫度，達到反應所需之熱能，並且在注射幫浦注射流率為8 ul/min的條件下，成功混製出吸收波長約為545 nm之金奈米微粒。
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    RuO2/Graphene/Polyaniline 複合材料之超級電容開發
    ( 2016) 程科翔 ; Cheng, Ke-Siang
    本研究使用靜電紡絲(Electrospinning)與靜電噴霧(Electrospray)技術，製備奈米纖維，藉由熱處理製備碳奈米纖維，做為超級電容之電極。首先，本研究以聚苯乙烯(Polystyrene, PS)與聚苯胺(Polyaniline, PANi)作為複合溶液，製備出線徑約534 nm的PS:PANi奈米纖維。接著利用靜電噴霧技術，將石墨烯(Graphene)溶液沉積至PS:PANi纖維表面，製備出堆疊式PS:PANi:graphene奈米纖維，石墨烯片約為5 m能附著在PS:PANi奈米纖維薄膜，且不會造成底部PS:PANi奈米纖維形貌的變化；本研究也成功以靜電紡絲技術，將聚苯乙烯、聚苯胺以及石墨烯作為複合溶液，製備出線徑約418 nm的複合式PS:PANi:graphene奈米纖維；本研究利用靜電紡絲技術，將聚丙烯腈(Polyacrylonitrile, PAN)與聚苯胺作為複合溶液，藉由熱處理製備出線徑約690 nm的PAN:PANi碳奈米纖維。接著將聚丙烯腈、聚苯胺以及石墨烯作為複合溶液，藉由熱處理製備出線徑約400 nm的PAN:PANi:G碳奈米纖維；此外，製備PAN:PANi與PAN:PANi:G碳奈米纖維薄膜之導電率，分別為28.5 mS/cm與98.1 mS/cm，碳奈米纖維具有導電性。透過拉曼光譜分析石墨烯材料的D band、G band與2D band峰值，表示利用本研究的電紡絲技術已具備將石墨烯複合於碳奈米纖維之能力。最後，將封裝完成之超級電容元件進行循環伏安法量測，其中PS:PANi奈米纖維、堆疊式PS:PANi:graphene奈米纖維、複合式PS:PANi:graphene奈米纖維、PAN:PANi碳奈米纖維與PAN:PANi:G碳奈米纖維五種電極之比電容值，分別為0.032 F/g、0.025 F/g、0.023 F/g、151 F/g、61 F/g。實驗結果顯示，PAN:PANi碳奈米纖維相較於PS:PANi奈米纖維電極之比電容高出4700倍。由於聚丙烯腈、聚苯胺與石墨烯經由熱處理之碳奈米纖維，具有良好的導電性與高比表面積，可提升整體電容器之特性。
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    SOI晶片應用於具矽奈米線之微型熱電致冷晶片的研製
    ( 2013) 劉玟均 ; Wen-Chun Liu
    以熱電材料所製作之主動式致冷晶片，具有體積小、低成本、無污染、高壽命及易整合於IC元件等優點，已成為目前各式散熱研究中所重視的議題。然而，傳統的熱電散熱技術面臨了不易微小化與整合化的缺點，又面臨高密度積體電路所需之高散熱需求的挑戰，已無法負荷未來電子元件的散熱需求。因此，本研究期望以金屬輔助化學蝕刻之矽奈米線陣列做為熱電材料，配合半導體相關製程製作微型致冷晶片，以此簡易、低成本且無汙染之製程技術，實現以奈米結構來降低熱傳導率進而提升熱電優值，以改善傳統熱電材料所遇到之瓶頸，達到改善微型熱電晶片致冷效率之目標。 實驗結果顯示，以黃光微影製程與結合界面活性劑的濕式TMAH蝕刻技術，可成功於低阻值的n型(0.01-0.02 ohm-cm)與p型(0.001-0.005 ohm-cm)晶片表面，製作出凸角完整之平台微結構，此平台結構區域以金屬輔助化學蝕刻技術製作矽奈米線陣列結構，並測試出最佳的蝕刻參數。 金屬輔助化學蝕刻具有可在室溫進行製程、無須通電、大面積製造，也不需要昂貴的儀器設備，以低成本之方式即可完成矽奈米線的製作。其中，n型矽以4.6 M氫氟酸和0.02 M硝酸銀的混合溶液，在蝕刻時間為20 分鐘後，矽奈米線長度約為5-6 um，直徑約為160-200 nm，深寬比約為30-31；p型矽的部分以4.6 M氫氟酸和0.017 M硝酸銀的混合溶液，在蝕刻時間15分鐘後，奈米線長度約為4-5 um，直徑約為50-100 nm，深寬比約為50-80。 將凸塊平台結構圖案化後，為避免銀沉積太厚而覆蓋，導致氫氟酸無法順利將二氧化矽溶解，因此利用沉積銀金屬與蝕刻矽兩個階段分別進行的步驟，製作高深寬比之矽奈米線。第一階段為沉積銀金屬，皆以4.6 M氫氟酸和0.005 M硝酸銀，第二階段為蝕刻矽奈米線結構，n型矽以4.6 M氫氟酸和0.11 M雙氧水，50組p-n結構之沉積時間為1分鐘，蝕刻時間為 15 min，矽奈米線直徑約為80-150 nm，長度約為5-6 um，深寬比約為40-60；100組p-n結構之沉積時間為30秒，蝕刻時間為 15 min，矽奈米線直徑約為50-100 nm，長度約為7-8 um，深寬比約為80-140。蝕刻完後浸泡於10%的氫氟酸10-15分鐘，可去除矽奈米線外層之氧化物。完成n型與p型矽奈米線的製作後，期望日後能在SOI晶片上實現以矽奈米線作為熱電材料，製作高性能微型熱電致冷元件的目標。
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    TiN緩衝層影響TiAlN硬質薄膜特性之研究
    ( 2017) 李茂維 ; Li, Mao-Wei
    氮化物硬質薄膜具高硬度、化學穩定性外，並提升耐磨耗、腐蝕性，降低使用成本。本研究使用直流磁控濺鍍製備氮化物多層膜(TiN/TiAlN)，瓷金刀具(NX2525)、SUS304不銹鋼及蘇打玻璃為基材。 應用田口實驗設計，L9 (34)直交表，探討TiN緩衝層(Buffer layer)濺鍍參數，包括: 基板溫度、濺鍍功率、氮氬比、基板偏壓，影響氮化物多層膜(基材/ Buffer layer /TiAlN)微結構及機械性質之研究。 實驗結果，直交表L9(34)多層膜(基材/TiN/TiAlN)，機械性質優於單一硬質薄膜(基材/TiAlN)，其中，田口No.7參數緩衝層(TiN)有最佳硬度(413.0 HV)、彈性回復量(22.76 %)，田口No.7參數製備多層膜(TiN/TiAlN)有最佳硬度(739.2 HV)，彈性回復量(42.12 %)，鍍層刀具銑削結果得知，No.7有較低之刀腹磨耗(16.2µm)與工件表面粗糙度(Ra=1.987µm)，經過相互比對分析，緩衝層薄膜性質特性影響硬質薄膜。由灰關聯分析田口實驗及實驗驗證，顯示緩衝層最佳濺鍍參數： (Substrate temperature：Room、Ti DC power：150W、N2/(N2+Ar) flow ratio：45%、Substrate bias：-50V)，有最佳硬度(431.0 HV)、彈性回復量(20.87 %)，最佳濺鍍參數多層膜(TiN/TiAlN)有最佳硬度(747.4 HV)、彈性回復量(45.226 %)，最佳濺鍍參數銑削結果，有最小刀腹磨耗(14.5µm)與工件表面粗糙鍍(Ra=1.632µm)，工件表面粗糙度及刀腹磨耗改善率分別為17.7%，10.5%。 此外，本研究另探討基材電漿蝕刻與未蝕刻製備最佳參數多層膜(TiN/TiAlN)進行比對，根據薄膜性質分析與鍍層刀具銑削結果說明，薄膜硬度、彈性回復量、刀腹磨耗量及工件表面粗糙度值均有改善。顯示電漿蝕刻，使基材表面粗化，薄膜沉積性質較優良。
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    TRIZ設計法在機電整合之應用研究
    ( 2011) 宋豐煒 ; Feng-Wei Sung
    一個機器人的控制系統主要是藉由感測器進行感測周圍環境而得到輸入訊號，再由控制器做運算與思考，最後再將輸出的訊號傳達到驅動器上進行動作。 本研究探討了TRIZ理論與其他相關的方法，在互相搭配使用後，認為矛盾矩陣表在使用頻率上相當頻繁，以矛盾矩陣做為一個依據，針對感測器、控制器與驅動器的規格做為依據來源進行探討，根據這些規格的特性從矛盾矩陣參數中找出相關的工程參數，找出參數後規劃出一個元件專用的矩陣，來做為往後在設計上的參考方向。 同時藉由規格的分析與工程參數的問題對應，了解機器人元件在設計改良上要注意的環節，也由於之前的規格分析，就能立即找出工程參數進行對應，進而快速找出所要的創新法則解決問題，減少設計上耗費的時間成本。
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    一種增進穿隧場效電晶體性能的新穎電流增強機制研究
    ( 2014) 張貫宇 ; Chang, Kuan-Yu
    過去數十年來，金氧半場效電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET)在半導體工程中扮演著相當重要的角色，但元件尺寸遵循著摩爾定律的法則微縮至今，亦遭遇到許多困難需要解決。穿隧型場效電晶體 (Tunnel Field Effect Transistor, TFET) 被視為其中一種相當有潛力能取代MOSFET 的元件，由於TFET 能夠擁有低於60 mV/dec 的次臨界擺幅，以及非常小的漏電流，這些特點有利於VD 的微縮，降低能源消耗的問題，因此適合應用在低功率的元件裡。但目前研究文獻均指出，TFET 最大的致命傷在於開狀態的電流值過低，大幅限制了TFET 的發展性。因此本研究利用半導體模擬工具 (Technology Computer Aided Design, TCAD)，設計出一個具有垂直穿隧機制的結構，並探討在n 型與p 型TFET 中，優化元件參數與使用異質接面的方式提升TFET 性能，最後將具有垂直穿隧與側向穿隧機制的結構進行整合。結果顯示擁有大面積的垂直穿隧機制的確能夠有效提升穿隧電流，使用矽鍺與矽所形成的異質接面亦能夠幫助穿隧效應的產生，最後將兩種穿隧機制整合在同一元件上的概念，結果也顯示能夠提升元件的整體開電流，幫助克服TFET 開電流值過小的問題。
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    一種應用於微細線張力控制的氣體式阻尼器設計研究
    ( 2022) 陳櫻丹 ; Chen, Ying-Dan
    本研究旨在開發一種「氣體式阻尼器」，應用於微細線張力控制的場域，以獲致高穩定性的微細線切割放電加工的技術。氣體式阻尼器設計包含一密閉式容器及送線軸與送線線圈，送線軸端部設計一圓盤，氣體輸入密閉式容器並包覆圓盤，透由氣體壓力均勻地施壓於圓盤，使圓盤轉動時，產生阻尼效果，抵抗送線軸的轉動。在定速收線條件下，20 μm的微細銅線線張力大小可視氣體對送線軸圓盤施加壓力的大小，以調整適當線張力，提升微細線切割放電加工的精度。實驗結果顯示，在0.16 kg/cm2的氣體壓力下，微細線張力值為43.2 g，進行微細銅線切割實驗，平均溝槽最小標準差可達0.08 μm。實驗以超微粒碳化鎢為材料，對蝸型微結構(Spiral microstructure)及66微錐狀探針陣列(Micro tapered needles array)進行切割驗證，發現以「氣體式阻尼器」控制的細線張力，能穩定且長時間地加工出具高一致性槽寬的蝸形微結構，表面粗糙度可達Ra 0.1 μm，最大蝸型線寬度與最小蝸型線寬度相差小於1 μm，且最大槽寬與最小槽寬也相差小於1 μm；在微錐柱陣列方面，切割的錐針深寬比可達1:40，微錐柱特徵尺寸標準差小於1.5 μm。證實本研究所開發「氣體式阻尼器」線張力控制技術具穩定線極走線的效果，能抑制微細線極晃動與偏擺，提升微細結構加工的筆直度及改善表面粗糙度與切割效能。本製程所需成本低，容易控制，此項成果著實能貢獻於精微加工技術。
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    一種機械式類快刀伺服裝置的設計研究
    ( 2015) 童永宏 ; Tung, Yung-Hung
    本研究旨在以低成本開發一「機械式類快刀伺服裝置」，規劃應用於「精微CNC類快刀伺服工具機」上，並以「快速點墨」、「快刀切削」及「快速點膠」等三種不同製程技術，對伺服系統裝置進行驗證。首先，本研究提出連桿式、偏心凸輪、斜盤凸輪及橢圓凸輪等四種驅動機構的設計，並進行動力學分析與評估，發現橢圓凸輪驅動設計具低振動、高加速度及雙倍驅動頻率等優勢，故以此進行類快刀伺服裝置之硬體設計。類快刀伺服系統裝置以有限元素法，進行干涉檢查與結構分析，再結合三軸向位移平台，建構一低重心高勁性的「精微CNC類快刀伺服工具機」。在點墨驗證方面，實驗顯示，在驅動頻率22 Hz、進給速度600 mm/min以及30 µm的墨頭進給深度條件下，類快刀伺服工具機可在5×5 mm2面積內，提供連續及穩定的供墨，並快速點出10×11個陣列墨點，所耗時間僅5秒；在陣列微坑成型技術開發方面，搭配自行設計的含硼聚晶鑽石刀具，在切削速度600 mm/min，22 Hz驅動頻率條件下，類快刀伺服工具機可在2×2 mm2面積內，快速加工出5×7高密度陣列微坑特徵結構，位置重現精度可控制於26 µm以內；在材料結合方面，配合自行設計的氣壓式微點膠泵，類快刀伺服工具機也能精密且高效率地支援點膠工作，實驗結果顯示，在驅動頻率6 Hz，進給速度300 mm/min及4 kg/cm2的氣體壓力下，氣壓式微點膠泵能提供聚醋酸乙烯脂連續且穩定的吐膠，使類快刀伺服工具機能在3×3 mm2面積內，成功塗佈出3×5膠體特徵結構。研究顯示，所開發的精微CNC類快刀伺服工具機著實能成功應用於高密度且一致性微結構的快速製造，「快速點墨」、「快刀切削」及「快速點膠」之製程，符合多項產業應用需求，深具商化價值。
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    一種用於氧化鎵微結構陣列切割的非等能量雙電阻電容放電電源研製
    ( 2021) 陳世耀 ; Chen, Shih-Yao
    本研究旨在開發一種「非等能量雙電阻電容放電電源」，並應用於氧化鎵高深寬比微細結構陣列的加工研究。氧化鎵係由氧原子與鎵原子化合而成的寬能隙半導體材料，廣用於高功率元件，具高硬度與高脆性，不易切削加工，目前多以蝕刻方式成形，但蝕刻速度慢，且不易成形高深寬比結構。寬帶隙材料可降低能耗，降低能耗不僅減少了功率損耗，且可使系統微小化，與矽的解決方案相比，降低了成本。不過，常溫狀態下，材料能隙愈大，絕緣性愈高，因此本研究以歐姆接觸原理，於氧化鎵表面製作導電電極，使其呈現微弱導電特性。因此，透由高頻火花熔蝕，將材料中的氧移除，鎵便能從材料中快速剝落，氧化鎵微結構即可被快速成形。所以本研究提出一種「非等能量雙電阻電容放電電源」的電路設計。「非等能量雙電阻電容放電電源」由「元件可程式邏輯閘陣列(FPGA)」控制放電迴路的等頻率放電時間，並以100 pF/200 pF的雙電容當迴路放電電容，以便創造出高頻、高低峰及短脈衝的放電電流波列。高峰值電流負責汽化、熔蝕及移除氧化鎵材料，低峰值電流負責移除氧化鎵的放電殘渣及熔蝕毛邊，並提供介電液將放電殘渣沖離的放電休止時間。實驗結果顯示，就放電加工而言，比較起鋁合金，氧化鎵有更高的材料移除率，主要原因為氧化鎵在放電高溫作用下，會發生熱裂解(Pyrolysis)，當氧被去除後，材料會以小塊狀模式剝落，可加速材料移除。且在設計的「非等能量雙電阻電容放電電源」作用下，可成功切割出柱狀微結構陣列及片狀曲面微結構，且微細結構陣列皆能成形平滑曲面結構，槽寬與表面粗糙度值分別可達24.5 µm與Ra0.188 µm，特徵形狀具高一致性，毛邊與邊緣崩落量都很少;相較於蝕刻技術，不但速度快，更可達高深寬比，加工效率明顯提升，證實「非等能量雙電阻電容放電電源」適用於寬能隙材料的加工，期望此項技術未來能應用於光電產業。
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    一種線上加速度精密電解法於倒錐微孔噴嘴成形研究
    ( 2020) 邱韋傑 ; Chiu, Wei-Jie
    　　本研究旨在開發「加速度精密電解加工技術(Acceleration Precision Electro-Chemical Machining, A-PECM)」，目的在成形具有倒錐造型的噴嘴微孔，應用於如生醫方面的藥物塗佈、汽車工業的柴油引擎及半導體產業的濕式蝕刻等的噴嘴用途。實驗之初，先行開發一部「桌上型精微電解加工系統」，並提出「同位電解法(In-situ ECM)」，使精微鑽孔與精微電解兩製程能在同軸心條件下，精準對位創成。微孔電解所用電極係為直徑 0.1 mm的實心碳化鎢圓軸。為獲得高可控制性的電場分佈，實驗規劃以環氧樹脂絕緣法(Epoxy resin isolation)進行周面絕緣，只讓端部裸露導電。為獲得精密的倒錐微孔，本研究提出「加速度精密電解加工技術」電極於微孔內以一固定的加速度，由下而上進給，經由電極進給速度緩增，使微孔孔壁的電場強度由大逐漸變小，故孔壁的金屬溶解率(Metal Dissolution Rate, MDR)隨之緩降，進而創成倒錐微孔。並且，微孔中的電解液採由下而上的方向流動，以維持電解液濃度的一致性，使成形具高一致性孔壁的倒錐微孔。實驗結果顯示，電極以加速度1.0及2.0 m/s2於孔內進給時，可創造出0.09及0.02錐率的倒錐微孔，且微孔的表面粗糙度Ra小於 0.8 m，符合商用(柴油引擎)噴嘴微孔的標準。成形的倒錐微孔接以「二流體噴嘴」進行測試，發現在氣體壓力0.12 MPa及液體壓力0.04 MPa條件下，因錐孔兩端直徑的差異，能使錐率0.02和0.09的微孔分別獲得23°及31°的霧化角度，證實本研究所提出的「加速度精密電解加工法」，著實能成形精密倒錐微孔，此項技術深具商業化價值。