解密科技寶藏精研煉金術高純新契機 | 台灣精品獎-歷屆得獎名單
![解密科技寶藏精研煉金術高純新契機](https://i.imgur.com/DERULla.jpg)
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calendar_month 11/21/2013
說到為台灣賺進大量外匯的熱門產業,一定會想到半導體、平面顯示器、手機元件等電子業以及近年來隨著能源問題而備受重視的燃料電池和太陽能元件等產業。而在這些工業製造中被廣泛用到的薄膜元件與產品,例如ITO導電玻璃、壓電材料、硬化膜、高溫超導以及常用的光碟片和硬碟等,大多是以真空濺鍍的方式,將金屬、合金或化合物附著在玻璃、陶瓷或半導體等載體上。在濺鍍的過程中,固體的薄膜材料會先受到電子束、離子束等高能量帶電粒子的撞擊而離開固體進入氣體。這些被濺出的原子或分子會再沉澱附著於載體上形成薄膜而發揮功效。在此過程中,如同靶一般被高能量帶電粒子不斷撞擊的的固體薄膜材料,也因而被稱作「靶材」。而鍍膜品質的關鍵,就是在如何提升靶材的純度。
提升靶材的純度,可從靶材的製作方式加以改進創新,在靶材的製程中,大致可分為兩大類:一是「粉末冶金」製程,二是「火法冶金」製程。粉末冶金製程可應用在純金屬、合金與陶瓷靶材,其主要原理為將靶材所需的原料粉末混合後,在不同溫度與壓力的環境下壓縮成形,並利用熱能使粉末壓縮成形的坯體緻密化,此步驟稱之為「燒結」,常見方式可分為:常壓燒結、冷均壓燒結,以及針對有些較為活性與脆性在製程中易氧化和龜裂的元素,例如鉻和鉻矽合金,所適用的熱壓和熱均壓技術。
而火法冶金製程則可應用在純金屬或合金靶材,是古老且應用規模最大的冶金方式,其主要原理為利用熱能將金屬熔融,而其他雜質則會因熔點和燃點的差異而揮發、沉澱或利用氧化與電解等方式精煉,使欲製成靶材的金屬純度提高。在製作靶材的常見方式包含:真空感應熔煉(VIM)、真空電弧精煉(VAR)與電子束熔煉及精煉技術。而中科院的研發方向,則是鎖定在粉末冶金的「熱均壓製程」與火法冶金的「電子束熔煉與精煉」技術應用。
在熱均壓製程中,高溫(1300°C)與高壓(2000大氣壓)的環境會使靶材材料因加熱而軟化或熔融,此時高壓的惰性氣體(如氬氣)會在材料表面均勻加壓使材料緻密化,也因容器內氣壓均等,材料表面的任一處均可處於相同的溫度與壓力狀態,以此去除材料內部的孔洞或不均勻與而達到良好緻密性的材料性...
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