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含硼聚晶鑽石輪刀開發與繞射階梯光柵模仁製作研究

本研究旨在開發一傾斜式高速快淺研削技術(High speed & fast shallow grinding)，並應用於繞射階梯光柵(Diffractive echelle grating)模仁的製作。主要目的是為提高繞射階梯光柵製作技術之加工效率與降低其製作成本。研究之初，設計並開發含硼聚晶鑽石(Boron doped polycrystalline composite diamond, BD-PCD)圓盤刀具，透過錐度彈簧套筒設計，使含硼聚晶鑽石刀片與刀軸同時獲致自動對心與鎖固功能。為減少圓盤刀具於放電加工修整時，切刃邊緣因尖端放電而發生的角隅磨耗，本研究提出一種「犧牲電極(Sacrificial electrode)」的策略，使放電電場均勻化，抑制尖端放電現象，以提高刀具角隅精度。此外，為使鑽石輪刀依光柵閃耀角傾斜一角度，以進行傾斜式高速快淺研削加工，本研究開發一加工軸傾角研削模組，並提出對光柵閃耀角的共向研削法，可有效抑制研削延性材料(Ni-P合金)的毛邊生成。而透由優化後的加工參數，亦可於碳化鎢材料上，成功創成光柵常數2.75 μm至8 μm的繞射階梯光柵微結構，且具優異之分光效果。

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智能化精微工具機開發與光學玻璃微結構加工研究

光學玻璃因為其優良的物理、電子及光學性質因而受到廣泛的應用，如智慧型手機、相機等各種消費型3C產品。光學玻璃雖有上述優秀的特性，不過當進行切削或移除時，往往會產生無法預測的脆性破壞，這是長期困擾著產業界的難題，也是光學玻璃無法更加普及使用的原因。本研究旨在開發一部「智能化精微工具機」，主要目的是針對光學玻璃(BK7)、金剛玻璃(Gorilla glass)及石英(Quartz)等硬脆材料，進行精微切削技術的開發。為避免硬脆材料加工時產生脆裂破壞及微細裂紋，本研究提出一原創概念—在工具機上設計切削阻抗感測裝置，感測切削受力大小，並依受力迅速回授調整切削進給速度，使工具機具類人化回饋機制，以達「智能化(Intellectualization)」設計目的，提升加工品質。透由實驗測試，本研究所提方法，證實能有效保護光學玻璃免於脆性崩裂，並使切削表面粗糙度由Ra 0.099 µm降至Ra 0.056 µm。因為回饋機制的保護，本研究除了在強度極高之金剛玻璃上成形一深度0.7 mm的條狀溝槽，亦成功在石英玻璃上成形一高度0.3 mm的微型金字塔。相較於設備成本高昂的超音波工具機，本研究開發之工具機具容易控制且低成本的優點，深具市場競爭力。

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常壓電漿應用於多層玻璃之陽極接合技術開發

陽極接合技術主要是藉由電場與溫度的輔助下，形成共價鍵結而達到玻璃-矽晶圓、玻璃-玻璃基板接合之目的。由於陽極接合易於達到氣密性接合，並具有低溫、無介質、製程簡易等優勢，故已廣泛應用於微機電系統之封裝。在以往陽極接合技術中，多數研究僅只有兩層接合並應用於元件製作開發，而為了提升產品之性能及附加價值，勢必發展多層之接合技術。因此，本研究將配合常壓電漿基板表面處理技術，以進行多層玻璃(> 3 layers)陽極接合技術的研究。 根據研究結果顯示，本研究利用常壓電漿系統，使用壓縮空氣CDA作為主要製程氣體，於soda lime玻璃試片表面進行前處理，試片面積大小均為1 cm X 1 cm，唯陽極接合用之底層玻璃，其面積大小採用2 cm X 2 cm。在間距為5 mm與時間為30秒之處理條件下，使得試片表面接觸角<3 ∘，具有超親水特性(<10 ∘)，其時效性可長達八小時。藉此特性能降低接合界面之氣隙排出阻力，在間距範圍5-25 mm與時間固定為30秒之常壓電漿處理條件，以及固定接合電壓為2.5 kV、溫度200 ℃及時間1分鐘之接合條件下，氣隙排出阻力小而能有較佳之接合品質與速度，接合率均落於26.49±3 %，相較於未處理之試片僅只有7.98 %，接合率之差距至少三倍以上。 選擇常壓電漿處理時間的原則，主要依親水鍵結接枝於試片表面之穩定程度，並於後續進行陽極接合製程，其接合條件為電壓2.5 kV、溫度200 ℃及時間1分鐘。在處理時間與接合率關係圖中，得知處理時間範圍在5-30秒為線性區，其斜率值約為0.65 %/sec，處理時間範圍在30-90秒為飽和區，其斜率值約為0.08 %/sec，接合率平均在27.53 %。在處理時間90秒時，可達到30.91 %之接合率。 在100 %的面積接合實驗中，經常壓電漿處理之試片，在固定接合電壓為2.5 kV與溫度200 ℃之接合條件下，氣隙排出阻力小而較不易產生牛頓環，能完整接合得到73.3 N之剪力破壞，比起未處理之試片需克服阻力問題，可能於微觀世界中存有氣隙，使接合屬於暫時性或並非完全接合，得到43.1 N之剪力破壞，故常壓電漿對於陽極接合具有一定之重要性。 利用接合電壓2.5 kV、接合溫度200 ℃以及時間為5分鐘之接合條件，分別完成常壓電漿處理與否之三層玻璃結構的陽極接合，未經常壓電漿處理之上下層接合界面可分別得到30.3 N與56.0 N之剪力破壞，而經由常壓電漿處理可分別得到37.8 N與87.4 N之剪力破壞，表示處理對於接合力提升之必要性，接合力又因層數而有所遞減，最大之接合力主要於下層界面，亦即最大電場發生之處。 最後，依研究所提出之多層玻璃接合的方法，改善以往僅受限於三層接合或需分次接合才能達到多層結構的缺點，利用接合電壓2.5 kV、接合溫度200 ℃以及時間為10分鐘之接合條件，可於單次迅速順利進行二至七層結構之玻璃接合。

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表面處理對AZO/Si 異質接面太陽能電池之研究

本研究使用三種不同的酸液，分別為緩衝氧化蝕刻液 (BOE)、雙氧水(H2O2) 及稀鹽酸 (HCl) 去除 p 型矽基板上的二氧化矽，並使用直流磁控濺鍍法 (DC Magnetron Sputtering) 製程溫度分別為 298 K 及 573 K ，於基板上沉積一層厚度 100 nm 的 AZO 薄膜，沉積過程通入 40 sccm 的氬氣，之後將 Al 濺鍍在矽基板底部約 1 μm 作為下電極，製備 AZO/Si 異質接面太陽能電池。以穿透式電子顯微鏡 TEM 作結構分析、TEM-EDS 作區域成份分析、電容-電壓及電流-電壓量測儀作電性分析，探討不同表面處理及不同沉積溫度下，對 AZO/Si 異質接面太陽能電池的結構與光電特性的影響。 實驗結果顯示以 H2O2 表面前處理，製程溫度為 573 K 時，在 IPCE 值上有較佳的表現，光電轉化率約 26.6%，且各個波段的轉換效率均大於其他兩項處理材料於該波段下的轉化率，可獲得較佳的光電流約 1.1×10-4 A/cm2。

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運用多尺度熵與迭代高斯濾波器於人體平衡狀態分析之研究

近年來在醫學領域與大腦研究方面，有相當多關於人體平衡分析的文獻，也發展出各種的不同的技術與方法，但主要的量測方法取決於檢測儀器與感測器，像是測力板或加速規。所以在本文中提出一個有效的分析方法，可從人體晃動的狀況來分析不同平衡狀態的差異。分析的方法主要包含三個步驟：首先會透過三軸加速規來量測人體晃動的加速度訊號，接著再使用迭代高斯濾波器來濾除訊號的雜訊部分，此濾波器不會有相位誤差且較能分離出相異的訊號。之後再使用多尺度熵來量化濾波後的訊號，此方法較常用於訊號複雜度的分析。從實驗數據來看，我們認為多尺度熵的曲線可比較出各種不同狀態的差異，當人體處於較不平衡的狀況時，多尺度熵的曲線也會隨著降低。在實驗設計方面則分為兩個部分，首先是找出視覺對人體平衡的影響，例如張開雙眼與閉上雙眼；接著是針對人體在大腦思考時是否會對平衡造成影響，例如數學運算與英文閱讀。最後由實驗結果可獲得兩點結論：(1)當人體喪失視覺的時候會使平衡感降低；(2)人體思考的時候會占用大腦的資源，進而降低其平衡能力。另外由這些實驗的結果顯示本文所提出的分析方法，在人體平衡量測方面的效果相當顯著也具有可行性。