演講主題:二氧化鈦材料於光電元件的設計、製作與應用
演講者:元智大學化學工程與材料科學學系教授 廖朝光博士
講座主持人:李季燃所長
記錄者:吳政龍
記錄者指導教授:孫茂誠 教授
共同指導: 李季燃 教授
日期:101.4.11(15: 10~17 :00 )
這次演講主要朝 綱要為五大項:
1. 二氧化鈦材料的特性
2. 二氧化鈦材料於光電化學的探討
3. 二氧化鈦材料於光電物理的探討
4. 二氧化鈦材料於半導體元件的探討5. 未來展望二氧化鈦簡介:•鈦為地殼含量中第四大元素,二氧化鈦(TiO2)為其氧化物。
•二氧化鈦(鈦白)是日常生活及工業上常用的物質。
•化學及物理性質穩定,無毒、抗腐蝕佳且價格較便宜,廣泛應用在白色塗料、保養品、食物中。
•二氧化鈦為一種半導體材料,可藉由照光使其產生化學作用,二氧化鈦光催化性質被廣泛研究。
•具有高折射率,光散射及紫外光吸收性質。光觸媒計畫緣起目標:(1)無機半導體陶瓷材料具有優良的防水性與防蝕性 (2)二氧化鈦具有光觸媒的功效,可用於抗菌與去除環境污染物等能力 (3)二氧化鈦鍍層塗佈於金屬與玻璃及瓷磚等基材上,可抑制基板表面之細菌生長 二氧化鈦光化學反應:二氧化鈦表面進行光催化反應
基本步驟 :
(1)欲分解之物質吸附於二氧化鈦表面 (2)光觸媒價電帶的電子躍升產生一對電子電洞對 (3)電子被傳送至光觸媒表面吸附分子 (4)電子與電洞會分別與氧分子與水分子反應形成氫氧自由基與超氧離子自由基 (5)欲分解之物質與自由基進行氧化還原反應後將自光觸媒陶瓷表面脫附而離開 光化學觸媒製備: 溶凝膠法不需特別裝置,成本費用低
(2) 透過覆膜溶膠的配置可以很精確地控制薄膜的組成製作 多成份的薄膜
(3) 能製作較薄且較為均勻的薄膜
(4) 利用溶膠凝膠過程,更能掌握薄膜的孔隙結構
1. 二氧化鈦材料的特性
2. 二氧化鈦材料於光電化學的探討
3. 二氧化鈦材料於光電物理的探討
4. 二氧化鈦材料於半導體元件的探討5. 未來展望二氧化鈦簡介:•鈦為地殼含量中第四大元素,二氧化鈦(TiO2)為其氧化物。
•二氧化鈦(鈦白)是日常生活及工業上常用的物質。
•化學及物理性質穩定,無毒、抗腐蝕佳且價格較便宜,廣泛應用在白色塗料、保養品、食物中。
•二氧化鈦為一種半導體材料,可藉由照光使其產生化學作用,二氧化鈦光催化性質被廣泛研究。
•具有高折射率,光散射及紫外光吸收性質。光觸媒計畫緣起目標:(1)無機半導體陶瓷材料具有優良的防水性與防蝕性 (2)二氧化鈦具有光觸媒的功效,可用於抗菌與去除環境污染物等能力 (3)二氧化鈦鍍層塗佈於金屬與玻璃及瓷磚等基材上,可抑制基板表面之細菌生長 二氧化鈦光化學反應:二氧化鈦表面進行光催化反應
基本步驟 :
(1)欲分解之物質吸附於二氧化鈦表面 (2)光觸媒價電帶的電子躍升產生一對電子電洞對 (3)電子被傳送至光觸媒表面吸附分子 (4)電子與電洞會分別與氧分子與水分子反應形成氫氧自由基與超氧離子自由基 (5)欲分解之物質與自由基進行氧化還原反應後將自光觸媒陶瓷表面脫附而離開 光化學觸媒製備: 溶凝膠法不需特別裝置,成本費用低
(2) 透過覆膜溶膠的配置可以很精確地控制薄膜的組成製作 多成份的薄膜
(3) 能製作較薄且較為均勻的薄膜
(4) 利用溶膠凝膠過程,更能掌握薄膜的孔隙結構
二氧化鈦材料於半導體元件的探討
顯影技術比較表
化學中,光觸媒指的是能夠加速光化學反應的催化劑。
常用的光觸媒有磷化鎵(GdP)、砷化鎵(GdAs)等等。最廣泛使用的是二氧化鈦,它能靠光的能量來進行消毒、殺菌。 由於光觸媒環保又實用,所以全世界已開始實行光觸媒的開發試驗。
原理
當原子的電子吸收一定的能量後,會躍升到傳導帶(conduction hole)。光觸媒就是利用此特點,針對不同的光觸媒使用不同波長的光照射,讓他們的在價電子帶(valence band)電子躍升,而原本電子存在的地方就會變成一個帶正電的電洞。電洞具有極高的氧化能力。
水會解離成氫氧離子(OH−)和氫離子(H+):
H2O↔H++OH−
在光觸媒顆粒表面的氫氧離子會被電洞氧化成氫氧自由基(OH),而氫氧自由基會從其他的有機物搶電子,被搶走電子的有機物會因為失去鍵結能力而降解成為更小的分子,如二氧化碳、水。
植物表面的斥水現像早已為世人所知,而其斥水性表面也顯現出自潔的性質。蓮花葉片表面就具有細微的特殊結構且接觸角高於130度。這意謂著當水接砅到蓮花葉片時會立刻收縮成水珠,而污染物粒子也會附著在水珠表面,當水珠滾動時,就會被一起帶走。如果能把這些植物表面的細微結構製作
在實際的物品上,或許就可得超疏水性的表面。
另一方面從發明肥皂後,我們就已知到清潔效果與低接觸角有關。一般來說,清潔劑會降低水的表面張力,使得接觸角減小。最近人們發現一個不用清潔劑也能造成低接觸角的例子,那就是在材料表面製備一層光催化活性的薄膜。
在過去數年中,許多人對二氧化鈦深感興趣。因為二氧化鈦若暴露在紫外光下,可得到小於1 度的接觸角,可見這類物質具有獨特的「親水性」,而且停止照光後,二氧化鈦表面的超親水現像仍可持續兩天。此外,二氧化鈦照射紫外光後也能有效氧化及分解細菌、有機和無機物質。取自"http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%85%89%E8%A7%B8%E5%AA%92"
常用的光觸媒有磷化鎵(GdP)、砷化鎵(GdAs)等等。最廣泛使用的是二氧化鈦,它能靠光的能量來進行消毒、殺菌。 由於光觸媒環保又實用,所以全世界已開始實行光觸媒的開發試驗。
原理
當原子的電子吸收一定的能量後,會躍升到傳導帶(conduction hole)。光觸媒就是利用此特點,針對不同的光觸媒使用不同波長的光照射,讓他們的在價電子帶(valence band)電子躍升,而原本電子存在的地方就會變成一個帶正電的電洞。電洞具有極高的氧化能力。
水會解離成氫氧離子(OH−)和氫離子(H+):
H2O↔H++OH−
在光觸媒顆粒表面的氫氧離子會被電洞氧化成氫氧自由基(OH),而氫氧自由基會從其他的有機物搶電子,被搶走電子的有機物會因為失去鍵結能力而降解成為更小的分子,如二氧化碳、水。
植物表面的斥水現像早已為世人所知,而其斥水性表面也顯現出自潔的性質。蓮花葉片表面就具有細微的特殊結構且接觸角高於130度。這意謂著當水接砅到蓮花葉片時會立刻收縮成水珠,而污染物粒子也會附著在水珠表面,當水珠滾動時,就會被一起帶走。如果能把這些植物表面的細微結構製作
在實際的物品上,或許就可得超疏水性的表面。
另一方面從發明肥皂後,我們就已知到清潔效果與低接觸角有關。一般來說,清潔劑會降低水的表面張力,使得接觸角減小。最近人們發現一個不用清潔劑也能造成低接觸角的例子,那就是在材料表面製備一層光催化活性的薄膜。
在過去數年中,許多人對二氧化鈦深感興趣。因為二氧化鈦若暴露在紫外光下,可得到小於1 度的接觸角,可見這類物質具有獨特的「親水性」,而且停止照光後,二氧化鈦表面的超親水現像仍可持續兩天。此外,二氧化鈦照射紫外光後也能有效氧化及分解細菌、有機和無機物質。取自"http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%85%89%E8%A7%B8%E5%AA%92"