#QA博士
【你知道什麼是電漿嗎?】
Q1:常常在生活中聽到電漿電視、電漿球等名詞,你知道「電漿」是什麼嗎?
A:我們都知道物質有三態,而在固、液、氣態以外的第四大物質狀態,稱之為 #電漿(又稱等離子體)
Q2:電漿要如何產生呢?
A:如果氣體被加熱,圍繞在原子核外旋轉電子的動能就會增加。一旦電子的動能超過原子核對它的束縛,電子就成為自由電子,這種過程稱之為 #電離。若氣體被完全電離,就成為我們上面所說的物質第四態–電漿。
因此,產生電漿的最簡單方法就是對氣體進行加熱使其電離,即成電漿。
Q3:生活中哪裡有電漿?
A:我們頭上的 #日光燈 就是電漿的應用唷!利用通電後的燈絲會加熱並釋放出電子,將燈管內的氣體變成電漿,在經過一系列的反應後,燈管內的螢光物質就會放出可見光。
除了日光燈以外,現在萬眾矚目的 #核融合發電 也需要用到電漿,而且,經過科學家研究,其實整個宇宙有99%以上的物質是以電漿的狀態存在的唷!
#豆漿沒唸好也是真的會變電漿啦
#你有答對嗎
💾延伸閱讀
科技大觀園-奇妙的物質第四態——電漿
https://scitechvista.nat.gov.tw/UrlMap?t=nN9
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台灣能源轉型進行式ing..... 【綠能科技聯合研發計畫】再生能源點亮創能、儲能應用大未來(05/18/2021 天下雜誌)
文: 台灣經濟研究院
創能技術開發著重提升綠色能源能量與降低成本
創能領域前瞻綠能技術開發配合發揮臺灣太陽光電與離岸風力等再生能源特色,透過提升電池模組效率趨動太陽光電成本下降,以及利用智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維,降低風場運維成本,以提升產業競爭力。
開發高效率、低成本、超輕量之太陽能電池技術
提升太陽能電池效率已刻不容緩,成功大學陳引幹教授團隊運用原子層沉積技術,沉積不同氧化物材料膜層於堆疊型太陽能電池中,以優化各膜層厚度、品質與材料純度等,進一步提升太陽能電池品質。中央大學許晉瑋教授與劉正毓教授團隊以軟性三五族太陽能電池收集室外光源,提供智慧模組(溫度感測器與藍芽)足夠電能回送電子訊號,朝向智慧模組「自我維持」前進。
在降低成本方面,大葉大學黃俊杰教授團隊利用非真空設備取代電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、用原子層沉積設備(ALD)以及銅漿料取代銀漿料達成低成本射極鈍化及背電極(PERC)太陽能電池開發。成功大學張桂豪副研究員與李文熙教授團隊創新製程置換太陽能鋁電極,以低成本空氣燒結銅電極應用於高效率雙面太陽能電池,將有效降低太陽能電池成本支出,增加產業獲利能力。
隨著太陽光電產能市場逐漸飽和,相關企業轉型尋求高效率與超輕量太陽能模組,以無人機應用為例,臺灣大學藍崇文教授團隊替無人機縫製出可以吸收太陽光轉成電力的衣裝,賦予偵查、通訊等任務。臺灣大學林清富教授團隊開發適合於固定翼無人機之輕量太陽能模組的大面積(30x150 cm2)太陽光模擬器,於宜蘭大學城南校區建置可供太陽能無人機測試起降與飛行場域。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能源為一種乾淨、能量密度高、環保零汙染、應用廣泛與取得容易的新能源,仿生電池即是透過模仿植物光合作用,為既能製氫又能發電的多功能太陽能系統。清華大學嚴大任教授團隊開發氫氣光電催化的催化劑由鉑金轉換為更具有普及性且兼具效能的材料,透過電漿子結構來強化二硫化鉬與日光光場交互作用,增加光能轉化為氫能的效率。中央大學王冠文教授團隊則建置高效穩定低成本之雙效產氫產電系統,利用其太陽能轉換再生電力進行光電催化分解水產氫並儲存,達到能源永續發展之概念。
智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維
面對臺灣附近海域高溫、高濕、多颱風與地震頻繁的特有地理環境,以及海上嚴苛條件,成功大學林大惠教授團隊開發離岸觀測塔風向定向系統,可降低量測成本、提高觀測準確性與量測效率,有助於離岸風場開發之海事工程量測。臺灣大學蔡進發教授團隊著重開發離岸風場運維大數據智慧平台,提供數據及開發各種量測技術,達到風機早期診治、早期預防功效,以期降低運維成本。
儲能技術開發著重高效能、高安全、具經濟性以支持各種儲能應用
隨著電力系統快速發展,電力儲存設備的布建應隨之增加其靈活度,以確保間歇性再生能源的儲存整合,促進電力供應端和儲存之間高效率的轉換。而儲能領域當中,又以先進二次電池與先進氫能為基礎核心發展項目。
開發高能量與高安全之固態電池技術
為進一步提升儲能電池安全與效率,全固態鋰電池已經成為研發主流。研究方向多針對電池正極、負極、以及電解質創新材料與設計,進一步提升能量密度需求與提高電池系統的總體能量。
正極材料方面,大同大學林正裕教授團隊開發具可量產層狀富鋰錳基正極材料合成技術,同時透過離子摻雜技術穩定其正極材料之晶體結構、改善材料的離子導電度,進而提升其電池穩定性及電容量。
負極材料方面,清華大學杜正恭教授團隊採用太陽能板製成切削的廢料矽,將此進行高值化做成鋰電池的負極材料,並用交聯反應開發矽負極黏結劑,以共沉澱法、自身氧化還原法進行正極材料開發參雜改質,提升鋰離子電池的循環壽命和快速充放電的能力。交通大學陳智教授團隊利用電鍍雙晶銅箔作為矽基負極材料的基板,配合富鎳層狀氧化物正極構成鋰電池,提升鋰電池的整體能量密度,提供各項裝置或載具更好的續航力。
電解質材料方面,明志科技大學楊純誠教授團隊主要開發鋰鑭鋯氧氧化物固態電解質,並將其應用在NCM811陰極材料上,最終組裝成鈕釦型及軟包型電池。成功大學方冠榮教授團隊開發高緻密性鈣鈦礦、橄欖石、石榴子石結構氧化物及硫化物電解質,以及具獨特性金屬、非金屬中介層,有效降低固態電解質/電極介面阻抗。臺灣科技大學王復民教授團隊研發固態電解質具環保水溶性,有低成本與綠色製程之特性,且能有效改善固體接觸的介面問題,可製備成高容量、輕量化與高性能二次電池。臺灣大學鄭如忠教授團隊深入探討高分子固態電解質,藉由合成改質方式可提供具彈性的高分子,進一步利用後調整加入鋰鹽的種類及添加劑,使研發的高分子固態電解質更符合商用規格。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能可作為重要儲能技術研發之原因,乃因其最終可實踐潔淨能源,提供眾多行業(如化工、鋼鐵重工及長途運輸等行業)有效脫碳方法,降低碳排放量,改善空氣品質並加強能源安全。且相對其他儲能系統,氫能另一大優勢為其電轉氣儲能系統有儲存量大以及放電時間長的特性。
行政院原子能委員會核能研究所長久以來專注於氫能領域。張鈞量博士團隊開發大氣電漿噴塗製備金屬支撐型固態氧化物燃料電池之可量產技術驗證,可進行大面積(10╳10 cm2)金屬支撐型固態氧化物燃料電池片之生產;余慶聰副研究員團隊利用新型產氫技術結合二氧化碳捕獲技術,使用低成本觸媒生產95%以上的氫氣,省去複雜的純化處理,大幅降低氫氣製造門檻;李瑞益研究員團隊則是著重於開發固態氧化物燃料電池發電系統,可直接將燃料如氫氣、瓦斯或天然氣轉換為電力,並將餘熱回收再利用,具有高能源轉換效率。
燃料電池方面,中央大學李勝偉教授團隊開發中低溫操作的陶瓷電化學儲能電池,所使用的關鍵電解質材料可使操作溫度降到400-700℃區間,且開發關鍵電解質、氫氣電極與空氣電極材料性能與微結構設計,利用靜電紡絲技術製作空氣電極材料奈米纖維,並成功與電解質相互整合,可提升單電池性能14.1%。
儲存氫氣方面,清華大學陳燦耀副教授與曾繁根教授團隊選擇碳材料進行儲氫研究,以零模板水熱碳化法合成出奈米碳球,最後輔以奈米金屬修飾產生之氫溢流效應(Spillover Effect),提升氫氣吸附效能。
製造氫氣方面,臺北科技大學鄭智成教授團隊致力研發低成本、高穩定度、高效率之中溫固態氧化物電解電池電極材料,另外開發新型氨氣裂解觸媒技術,大幅改善現有氨裂解觸媒反應速率過慢之缺點。中興大學楊錫杭教授團隊則開發非貴金屬觸媒應用於水電解觸媒,以降低裝置成本,並且研發陰離子交換膜和膜電極組,使效率能有效提升。臺灣大學謝宗霖教授團隊發展具突破性之太陽能電解水產氫技術,以低成本、易量產、高效率的鈣鈦礦─矽晶疊層太陽能電池進行電解水產氫,並達到具競爭力之太陽能轉氫能效率水準(10-15%)。而臺灣科技大學胡蒨傑教授研發適於氫氣分離的複合薄膜,藉由熱力學與動力學的基礎理論調控薄膜成膜機制,開發高孔隙度且結構穩定的基材膜,結合優異特性的基材膜及選擇層。
綠色能量持續擴散,協助臺灣繼續邁進成為「亞洲綠能發展中心」
科技部「綠能科技聯合研發計畫」藉由學研界前瞻創新研發能量,推動新能源及再生能源之科技創新,進一步擴大產學研界連結之效益,積極延續科研成果落實產業應用,以期為我國綠能產業布建機會,並協助政府達成能源轉型,且透過綠能科技發展躍身國際舞台。
完整內容請見:
https://www.cw.com.tw/article/5114845
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【台積電守護神飆漲的秘密】
2021/2/21(日)
大家好,我是LEO
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■ 市場還不熟悉它
意德士(7556),真正跟台積電直接相關的半導體供應商,主要客戶是台積電、聯電、世界先進等晶圓代工客戶,在股票市場是新兵2020年10月才剛掛牌,認識它的投資人很少,許多投資分類,例如EUV概念股、ASML概念股、台積電設備概念股…媒體新聞都很少報導,更何況一般投資人不熟悉,但是它是半導體界的老兵,寶劍磨了 20幾年準備大展身手,早在1999年公司成立至今21年,它的產品比任何一家半導體設備公司都更重要,直接接觸矽晶圓,直接影響台積電先進製程良率,7奈米以下尤其關鍵,加上背後有掌握關鍵原料的國際大廠全力支持,它才是真正的「台積電守護神」。
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■ 關鍵產品
為什麼 LEO稱意德士為台積電守護神,首先要了解它的產品「真空吸盤」用在哪裡?那就必須先講ASML艾斯摩爾,這家荷蘭廠商,主要生產EUV光刻機,其中最特別的是EUV極紫外光刻機,是目前全球唯一能夠生產製造的廠商,是半導體業者進入7奈米以下製程必備的機台,一台動輒 30幾億台幣,2019年ASML出貨26台,估計台積電買走 20台,因為台積電率先採用它的設備,並且克服「良率與防塵」問題,成就晶圓代工技術的世界霸主代位,狠狠的將對手英特爾、三星甩在後頭,未來 3到5年內無人能敵。
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但是,你們有思考過這個問題?為什麼台積電、英特爾、三星在拚先進製程都買ASML的EUV極紫外光刻機,為什麼只有台積電成功搶下第一名寶座,因為「意德士」扮演了關鍵角色,大家要了解EUV極紫外光刻機就是用軍用等級的極紫外光,光線的波長僅13.5奈米,透過光罩把電路圖雕刻在晶圓上,因為波長越短,線越細,才能讓晶圓製程持續突破摩爾定律往5奈米、3奈米、甚至1奈米前進。
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不過,當台積電在2009年使用EUV光刻機過程中,發現不夠精準會影響良率,當時的全球最強的3家廠商,ASML、Nikon、Canon都無法解決問題,因為光刻機必須把光源精準打在愈來愈小的線徑,光打出來很準,但是經過一定距離會出現角度偏移,當台積電要進入更小的奈米製程,沒有辦法讓所有的線路都很清楚,這時候就找上「意德士」利用大數據回歸模擬演算法,調整真空吸盤的平面曲度,讓所有晶圓在一次曝光中良率可以達到完美狀態。
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■ 讓台積電嚇一跳
意德士花了7年研究,不斷送樣本去測試,累積上百萬筆數據,計算預測客戶設備可能的良率分布圖,當台積電看到預測數據時也嚇一跳,後來召開技術委員會討論後就決定跟意德士合作,一路從10奈米到3奈米持續合作,成為值得信賴的夥伴。
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■ 意德士背後強大的靠山
意德士原本代理銷售薄膜製程使用的靜電吸盤,後來跟日本原廠NTK集團合資設立誼特科技,意德士持股49%,在台灣生產靜電吸盤及陶瓷加熱器、高密度電漿熔射設備,再銷往美國半導體設備大廠。
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真空吸盤設備上,意德士是設計後委託日本NKT代工,再出貨給晶圓代工客戶,未來售後維修也在意德士,至於在蝕刻製程用到的靜電吸盤,則是日本夥伴NKT委託誼特生產出貨,意德士負責售後維修,設備機台過保固期後,產生的售後維修商機未來五年仍將持續成長。
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另一半導體關鍵主力商品,全氟密封環(FFKM Oring),氟化物是戰略性物質掌握在全球少數國家,2019年當日韓掀起科技大戰,日本針對出口給南韓的氟化物加強審查,南韓急跳腳,它是半導體、智慧手機、顯示器等高科技產品中不可或缺的原料,而日本在全球的氟聚酰亞胺和光阻劑市占率達九成以上,氟化氫的市占率逾七成。
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意德士原本代理銷售日本大金DUPRA全氟密封材,這是用在半導體前段設備,薄膜製程中的金屬腔體裡,因為設備需要保持真空狀態,所以全氟密封環需要耐高腐蝕電漿材料、耐臭氧電漿材料,後來在2002年政府推動「兩兆雙星」計畫,支持台積電等大型半導體業者推動零組件供應本土化,意德士成立子公司大鐿科技,由日本大金支持提供氟原料,讓意德士旗下大鐿科技自行生產,全氟材料應用範圍很廣,最近新廠落成規模是舊廠2.5倍大,預計最快3年內就能滿載。
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■ 未來龐大的商機
無論是台積電、三星、英特爾、中國都傾全力發展半導體產業,過年封關前歐美正為了車用晶片缺貨大傷腦筋,甚至找上台灣政府希望拜託台積電生產車用晶片解決燃眉之急,當時股民當家團隊嗅到商機,歐美勢必沒想過其產業經濟命脈,會被亞洲小國掐住脖子,偏偏台灣又籠罩在中國的文攻武嚇之下,萬一台灣怎麼了,全世界恐將發生大震盪。
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果然台灣過年期間傳出,歐美等半導體業者上書政府要求支持半導體自主化,拜登也答應全力支持,這對設備業者來說,絕對是一大利多,更遑論當電子產品越做越小,奈米數越來越低,EUV極子外光刻機使用量越來越多,各國資本資出越來越大,用來固定晶圓的真空吸盤,與保持設備真空密封狀態的全氟密封環,用量只會越來越大,重點是能夠提供這樣產品的廠商,屈指可數,在台灣只有「意德士」,台積電沒它還真的不行,LEO稱之為台積電守護神實至名歸,至於未來會漲到哪裡?2020年毛利率已經超過 40%,就看市場有沒有眼光,預見未來下一座護國神山。
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