學位論文
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Item 以超快雷射製作石墨烯/二硫化鉬元件結構於氣體檢測(2021) 韓同耀; Han, Tong-Yao本研究利用超快雷射製程 (Ultrafast laser processing technique)進行製作設計的微型加熱感測元件及其特性探討，同時整合二硫化鉬(Molybdenum disulfide, MoS2)材料，以開發異質結構(Heterostructure)元件於氣體檢測(Gas detection)應用。本研究是採以有限元素法(Finite element method, FEM)，在設計的串/並聯電路之微加熱結構元件，進行熱性能和電路的電流密度之預測。在實驗方面，是利用超快雷射直寫技術於石墨烯(Graphene)薄膜，其固定重複率為 300 kHz，在振鏡掃描速度為 300 mm/s及雷射能量密度為 2.19 J/cm2，進行製程路徑次數 2 次後，完成不同寬度的薄膜電極元件製作及其檢測元件特性分析。研究結果顯示：在施加相同電壓條件下，串聯電路結構的微加熱器穩態溫度較低，且穩態溫度受電路形狀的影響較大，其原因是串聯電路結構的電阻會明顯大於並聯電路結構，因此該元件通過的電流較小，產生的焦耳熱也較小。此外，本研究於石墨烯感測元件搭配MoS2溶液，以滴鍍(Drop casting)技術，開發MoS2/石墨烯微型加熱感測元件，並比較石墨烯微型加熱感測元件，進一步進行氣體檢測之靈敏度探討。本研究結果在石墨烯微型加熱感測元件方面，顯示在溫度於92 oC時，該元件偵測氣體濃度於100、300和500 ppm時，氣體響應值(Response)會分別為1.4 %、7.2 %和17.7 %。本研究結果在MoS2/石墨烯微型加熱感測元件方面，顯示在溫度於92 oC時，該元件偵測氣體濃度於100、300和500 ppm時，氣體響應值分會別為1.7 %、4.9 %和12.3 %。因此，本研究證明MoS2/石墨烯微型加熱感測元件具有良好的恢復性，在50 s內該元件的檢測電阻可以恢復至原始電阻。Item 應用超快雷射技術於石墨烯奈米銀金屬粒/聚醯亞胺複材之熱檢測元件探討(2020) 蕭鈞庭; Hsiao, Chun-Ting本研究利用超快雷射製程技術(Ultrafast laser processing technique)進行微結構(Microstructures)之熱元件(Heating device)製作及其特性之探討，以應用於氣體檢測(Gas detection)。在本研究中會使用超快雷射直寫技術分別於石墨烯(Graphene)/聚醯亞胺(Polyimide, PI)基材及奈米銀(Silver nanoparticles, AgNPs)/石墨烯/PI基材進行雷射測試，固定重複率為300 kHz、加工次數3次下，在振鏡掃描速度為500 mm/s及雷射能量密度為2.45 J/cm2，完成薄膜製程及元件製作，並依此參數製作不同寬度熱檢測元件。研究顯示在相同寬度5 mm下，石墨烯/PI基板給予功率6.10 W時，最高溫約134 ℃；奈米銀/石墨烯/PI基板給予功率5.83 W時，最高溫約104 ℃。另外，在相同寬度6 mm下，石墨烯/PI基板給予功率為6.10 W時，最高溫約110 ℃；奈米銀/石墨烯/PI基板給予功率4.48 W時，最高溫約113 ℃。進一步本研究顯示在寬度6 mm之奈米銀/石墨烯/PI基材熱檢元件，能給予較少功率，產生出100 ℃以上溫度，且基材彎曲90 o時，溫度仍能維持在100 ℃以上。同時，本研究搭配設計所製作的指叉狀(Interdigitated)電極元件進行氣體量測，研究顯示在一氧化氮(Nitric oxide, NO)濃度為650 ppm時，該元件電阻值可從78 上升至85 ，氣體響應值約9 %，且氣體響應值會隨氣體濃度增加而上升。