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以下資訊取材自:材料世界網http://www.materialsnet.com.tw
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可投影高畫質影像的小型高精細顯示器技術
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OKI （沖電氣工業）從事印刷噴頭生產的子公司—OKI Digital Imaging公司，開發出以1吋大小可投影出高畫質影像的小型高精細顯示器技術。新技術係將LED以1200dpi的高密度配置使其發光。新技術對於筆型的小型投影機的產品化有相當大的幫助，預計在三年內達到商品化的目標。
新技術係在砷化鎵基板上形成2μm的LED層。將該層剝除之後在其上壓入可控制LED發光的驅動電路。重點在於利用 分子間力，使分子間進行微弱作用力，使其接著。接著面再進行奈米級的平坦加工，使強分子間力可以產生作用。使用新技術所試作顯示器，在長0.5mm、寬 2mm的狹小空間內配置相當於1200dpi的長24dot、寬96dot LED。每個LED元件長寬為10μm，在長寬1吋的空間內配置，可達到與高畫質相同的精細程度。
將LED採平面配置應用在顯示器上，通常控制發光的驅動電路必須與LED各自的線路連接，但會阻礙接續空間，所以高 密度配置LED的確有其物理上的極限。OKI Digital Imaging 生產高精細印刷用噴頭，該公司具有在驅動電路的基板上以分子間力放置LED，製作直線狀噴頭的技術。一般的液晶及電漿顯示器作得再怎麼精細，數百ppi也就達到極限了。但LED具有消耗電力小，應答速度快，並且可流暢顯示動畫，有助於達到薄型化及輕量化的目標。
針對新技術，該公司計畫可應用在數位相機的取景器、投影機等，並進行產品化的評估。因以微小的光源就可重現精細的影像，有助於筆型投影機的研發進度。
2008/06/11
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利用碳奈米管製作電路及元件的新技術
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日本產業技術綜合研究所開發出以碳奈米管製作出類似積體電路的電路/元件的新技術。在基板上被覆奈米管薄膜，利用半導體製造機器進行加工。也為利用碳奈米管製作電子元件及感測器等工業生產，開啟一條新路。
首先，在矽基板上以一定的間隔隔開，生成像牆壁般的單層碳奈米管。接下來將基板浸在有機溶劑之後，提起來之後牆壁倒下貼附在基板上，形成厚度約100奈米～50微米方向一致的奈米碳管薄膜。之後再將該薄膜以半導體製造機器進行加工。
新技術係在基板上做好微細的支柱上，再將奈米管如橋一般搭起。如此一來，利用現有的半導體材料，也可輕易地完成困難的立體加工。除了LSI 的配線之外，在MEMS的應用也相當令人期待。另外，碳奈米管還具有極佳的導電性及熱傳導性，所以一直被視為奈米科技的代表性材料。但遺憾的是目前仍未有適合工業生產的大量加工技術。
2008/06/04
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美國GTRI開發出有機發光二極體(OLED)阻氣層材料之室溫塗佈製程技術
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美國喬治亞技術研究院(Georgia Tech)的研究員採用一種成本較低的傳統沉積法製作薄膜阻氣層，用以取代玻璃封裝(glass enclosure)。
喬治亞技術研究院(GTRI)的科學家們，發展一種改善有機發光二極體(OLED)的封裝流程，以降低水氣侵入並延長元件壽命。溼氣侵入將會損壞有機發光二極體中的有機材料。資深研究員Wusheng Tong表示：有機發光二極體色彩佳、使用上富彈性、並具有製作成大型顯示器的發展潛能。但廠商仍欠缺一種低價、可大量生產的有機電子元件、且不會滲入水氣的封裝方法。
目前製造廠商都是在惰性氣體或真空環境中進行顯示器封裝，他們在顯示器基層的頂端黏貼一片玻璃罩，並在顯示器裡面放一些粉末，藉以吸收由黏著劑擴散進來的水氣。這種封裝作業的花費很高，而且是一種勞力密集的組裝作業。
利用喬治亞技術研究院的獨立研發計畫基金，Tong和他在研究院的共同研究者-資深研究科學家Hisham Menkara及主要研究科學家Brent Wagner,以一種花費較低的傳統沉積法所製作薄膜阻氣層，用以取代玻璃封裝(glass enclosure)。研究人員選擇可以在室溫下進行的阻氣層塗佈製程，以使有機物質不會受到破壞。這套製程所使用的先進離子輔助沈積技術，是利用離子反應而在有機發光二極體表面沉積高密度沉積且無針孔(pinehole)的氮氧化矽(SiON)薄膜。
研究員Tone解釋道:理論上薄膜應該是越薄越好，但是如果太薄了，針孔等缺陷將會顯現而產生問題。我們發現介於 50-200奈米的厚度是最佳的。實驗中，將以氮氧化矽薄膜封裝的有機發光二極體置於露天的環境七個月，並未發現品質劣化問題；而同樣的條件下，無氮氧化 矽塗層的有機發光二極體，不到二週品質即已完全劣化了。
研究員Tone在環境測試箱中實施加速老化實驗，將溫度維持50°C，相對濕度維持50%，發現以氮氧化矽薄膜封裝的有機發光二極體至少可維持二週，才會顯現些微的劣化。而無氮氧化矽塗層的有機發光二極體，則立即劣化了。
研究員Tone說:”我們已經證實這個沉積法製程，因阻擋了水氣侵入而改善了有機發光二極體的壽命。因此希望能和工業界的夥伴一起合作，為這個封裝技術，開發一個可大量生產的製程。”
2008/05/20
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利用反射光可測量原子級以下的薄膜厚度
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日本東北大學的研發團隊開發出可測量到數pm級膜厚的技術。以往偵測到100ppm已是極限，但新技術可以超高精度測出物質原子級以下的尺寸。對於高密度化的次世代大規模積體電路（LSI）、磁碟、光碟等的製程，相當有幫助。
新開發的系統係在基板上製作薄膜再照射雷射光，然後測出反射光的波型變化，再依Real Time計算出膜厚的軟體。研發團隊將已產品化的偏光解析儀，搭配新開發的軟體組裝，即可展開使用。
自然光在行進方向作為中心軸，不管朝那個方向都以相同強度的圓形波發散。此波碰到物體就會反射，依據不同的方向會形 成不同強度的橢圓光。本次，研發團隊由反射光產生的橢圓形，開發出可換算入射光接觸到膜厚度的軟體。在測定矽基板上薄膜厚度的實驗裡，可以數pm級的精度 測出膜厚。氫原子的直徑約50pm，新技術所得到的精度還小於一階的位數。目前測量精度最高的氫氣振動子所使用的方法，精度約數百pm。本研究還特別獲得 日本文部科學省的「特別推薦研究」的成果。
2008/05/30
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新奇的塗覆技術提升太陽電池的效率
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低轉換效率與高製造成本阻撓了太陽電池的發展。如今瑞士與美國的科學家利用新的塗覆技術來解決這個問題。
日本東京大學(University of Tokyo)的內田聰(Satoshi Uchida)與瑞士洛桑理工學院(Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne)的麥可格拉茲爾(Michael Gratzel) 發展一種新的敏化劑，讓製作成本低廉的太陽電池變的更有效率，結果同時發表於期刊Angewandte Chemie (2008, 47, No 10)之中，敏化劑是以???(indoline)染料為基礎結構。
幾年前，格拉茲爾發展光電化學式的太陽電池，低成本、容易製作、可以忍受長時間的日照與熱。這些”格拉茲爾電池”包含一個二氧化鈦(titanium oxide，TiO2)的介孔層(mesoscopic layer)塗覆染料敏化劑。照光之後，電子從染料注入二氧化鈦，然後轉移至二氧化鈦的傳導帶(conducting band)並且藉由外界的電路被收集，經由這樣的程序，注入二氧化鈦的電子便不會與氧化的染料再結合。?了防止電子的再結合，在電池的電解質溶液中加入含有負電荷的碘化物與三碘化物，這樣便可抑制電洞的產生，於此同時，因為使用了易揮發的有機電解質，降低了電池的壽命。
使用離子溶液取代易揮發的電解質，因這類鹽類在低溫時呈現溶液態且不易揮發，不過由於過高的黏度使得電子的傳輸較為不易，進而降低了電池的轉換效率。格拉茲爾與他的團隊利用敏化劑來彌補因使用離子溶液而損失的效率，利用可修飾的???系列有機染料取代釕複合物，同時具 有較高的分子消光係數(molar extinction coefficient)，這樣可以使用較薄的二氧化鈦膜，減少電子的傳輸路徑，最後，這樣的電池可以產生7.2%的轉換效率，是目前這類電池的紀錄(有 機染料加離子溶液加二氧化鈦)。這類電池的效率並不只是與染料的發色團有關，界面間的特性也是一項重要的指標，所以使用額外的碳氫鏈去防止背電子的反應。
美國加州東南部的莫哈維沙漠(Mojave Desert)只佔整個美國的9%，卻可提供整個美國所需的電力，前提必須是有效的捕捉太陽光與利用，不幸的是，目前的太陽電池技術太貴而且大尺寸商業化 產品的效率實在太低了。西北大學(Northwestern University)的研究團隊發展一種新的陽極塗覆技術可以提升太陽能的轉換效率。相關的研究報告-塊材異質接面有機太陽能電池(bulk- heterojunction organic solar cells)的有機與電極界面，發表於國家科學研究院學報(Proceedings of the National Academy of Sciences，簡稱PNAS)。
這項在太陽能轉換中的突破使得全球各地的研發人員可以製造便宜，容易製造的太陽電池。這項技術將大幅減少對燃燒石化 燃料產生電力的依賴，同時並減少燃燒後的廢棄物-二氧化碳，造成全球暖化的溫室氣體。溫伯格藝術與科學學院(Weinberg College of Arts and Sciences)化學系教授，同時也是材料科學與工程(materials science and engineering) 的教授托賓馬克斯(Tobin J. Marks)與西北大學麥考米克工程學院(McCormick School of Engineering and Applied Science)材料科學與工程系的羅伯特張(Robert Chang)教授，共同領導這個團隊。其他西北的成員包括布魯斯巴寇茲(Bruce Buchholz) 與畢業生麥可厄文(Michael D. Irwin) 及亞歷山大翰斯(Alexander W. Hains)。
這項太陽能轉換的新技術，是利用如同塑膠般的有機材料為主，它吸引人的原因在於可以像印報紙那樣便宜且快速地製備出來[搭配捲對捲(roll-to-roll)的製程。如今，最成功的塑膠太陽電池是塊材異質接面電池，這種電池利用一層電子施者-半導體高分子與電子受者-富勒烯（fullerene）的混合物，夾在二電極之間構成三明治的結構，兩個電極一個是透明導電電極（陽極，通常摻雜錫的氧化銦），另一個則是金屬（陰極），例如鋁。當光穿透透明導電電極，擊中吸收光的高分子後，因為將形成的電子與電洞對分離，分別移動到正極與負極而產生電流。這些移動的電荷就是太陽電池所產生的電流(光電流)，而且由二端的電極所收集；假設每一種電荷能迅速穿越高分子與富勒烯之間的界面到達正確的電極，可以被外部電路帶走，這將會是個重大挑戰。
西北大學的研究人員利用一種雷射沉積技術，在陽極塗覆一層相當薄(約5~10 nm 厚)且光滑的氧化鎳(nickel oxide)。這種材料是優良的導體可以抓取因照光而產生的電洞，但同時產生有效的阻隔，避免電子走錯電極（若跑到陽極，那將會降低太陽電池的轉換效 率）。與之前的陽極塗覆相比，西北大學的氧化鎳塗層便宜且在電力上同質，而且不具腐蝕性。運用於塊材異質接面有機太陽能電池中，電壓增加了近40%，而電力轉換效率從大約3~ 4%變成5.2~5.6%。
研究人員目前進一步調整陽極塗覆技術，以增加抓取電洞與阻礙電子的效率，並在軟質基板上進行量產規模的實驗。
2008/05/16
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美國華盛頓大學的爆米花球結構設計 使染料敏化太陽電池獲得重大突破
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美國華盛頓大學在美國化學學會中發表，以爆米花球結構的設計（由小粒子凝結成的大粒子），可使染料敏化太陽電池的轉換率增加一倍，此研究在染料敏化太陽電池界是重大的突破，該團隊由Guozhong Cao（曹剛川 音譯）教授所領導。
在1991年，染料敏化太陽電池因為柔軟、便宜、容易製造而盛行，但轉換率只達10％左右（只有矽太陽電池的一 半）。至今，粗糙表面在染料敏化電池領域中，仍是研究員關注的焦點，也是電池效率可以接近10%，吸收較多陽光的因素。此次華盛頓大學的太陽電池研究是專 注在均勻的粗糙表面與不同的粒子塊狀設計的表面作比較，而非在增加效率作深入研究。
研究人員對於大小粒子的使用，很難決擇。因為較大的粒子更靠近可見光的波長，可使光反射至內部的吸收層，增加光被吸 收的機會。反之，較小的粒子因為有較大的表面積，也可增加吸收。研究人員也曾嘗試混合大小粒子，但並不成功。最後，研究人員以15 nm的粒子，並使很多粒子凝結至300 nm的塊狀，由小粒子凝結成大粒子，就像爆米花球，每公克的粒子有1000平方英尺的表面積，並涵蓋吸收光的染料。
若只使用小粒子的電池效率達到2.4%，是使用這類材料中目前最高的，導入曹教授的爆米花球構造之後，轉換率可高達6.2％，增加了258%的效率。在實驗中，研究人員以氧化鋅作為染料而非商業用的氧化鈦，因為便於實驗，但使用氧化鈦層也能得到預計類似的成果。
染料敏化太陽電池目前的轉換效率11％，研究人員希望以新的方法，可以遠遠超越舊紀錄，甚至能超越矽電池的轉換率。這樣的發展可以讓更便宜，更有效率，具彈性的太陽電池取代使用多年的矽太陽電池。
2008/05/06
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