2005 年 10 月出版
科儀新知 第 148 期
應用於電性掃描探針顯微鏡之前翼懸臂導電探針 [ 下載 PDF ]
張茂男, 陳志遠
應用於電子材料與元件特性分析的電性掃描探針顯微鏡技術已是廣為人知的奈米級電性檢測技術之一。然而，因原子力顯微鏡的雷射光束所引起的光擾影響，常導致不正確的電性影像與圖譜分析結果，這使得表面形貌與電性訊號的同步分析面臨極大的困難。具有前翼結構之探針懸臂可有效抑制光擾效應，大幅提高分析結果的準確度。本文將介紹光擾對電性掃描探針顯微術的影響，並舉例說明前翼懸臂導電探針在電性掃描探針顯微鏡的應用。
整合氣動式微閥門及微幫浦之微流體晶片於疾病偵測上之應用 [ 下載 PDF ]
王志豪, 李國賓
本研究基於薄膜運動造成微量樣本流體流動之概念，設計及製作一新式微氣動閥 (micropneumaticvalve) 及微氣動幫浦 (micro-pneumatic pump)，並將微氣動閥及微氣動幫浦整合於多功能微流體生醫檢測晶片上。操作系統包括檢測晶片、控制電路、電磁閥與外加氣壓源。透過此一檢測晶片可迅速執行 C 型肝炎及梅毒等疾病之偵測。本研究利用微機電系統 (micro-electro-mechanical-systems, MEMS) 製程技術，並以彈性聚合物 PDMS 製作微管道及薄膜結構，藉由其軟韌特性，並施以壓縮氣體驅使薄膜產生致動，單一薄膜致動便構成一微閥門結構。微氣動閥可阻絕微流體之流動，並且避免不同微流體間之相互污染問題；而藉由控制電路造成數個微閥門作動之相位延遲而產生蠕動作用，可形成蠕動式微幫浦，並作為微流體多方向之控制以及長距離之傳輸。本研究並提出一新式蜘蛛網型微幫浦之設計，以 C 型肝炎及梅毒進行酵素免疫分析偵測，證明此一多功能生醫檢測晶片之實用價值。
用於次 25 奈米極紫外光曝光機之新穎反射型衰減式相位移光罩 [ 下載 PDF ]
陳學禮, 鄭旭君, 洪鶯玲, 朱鐵吉
相位移光罩 (phase-shifting-mask) 是目前一種極為重要的解析度增益技術，它將被應用於未來的極紫外光 (EUV) 微影術中，以製作 25 nm 以下的圖案。在本文中，根據 Fabry-Perot 結構並結合一般極紫外光微影光罩材料，展示了一種新穎的反射型衰減式相位移光罩結構。此光罩結構在極紫外光波段不僅可達到 180° 相位移與高反射率，而且在深紫外光 (DUV) 波段有高檢視對比度 (inspection contrast)。此光罩結構表層有良好的導電性，可以消除光罩製作過程中電子束曝光所造成的電荷累積效應 (charging effect)。藉由選擇不同膜堆底層材料與調整膜厚，可以調控吸收區與反射區的反射比從 32.6% (TaN/SiO2/Mo) 到 4.4% (TaN/SiO2/TaN)。檢視對比度也可以提升至 99 %，並且有相當大的厚度誤差容許度。
拆解掃描穿隧顯微鏡 [ 下載 PDF ]
簡紋濱, 吳至原
掃描穿隧顯微鏡是研究奈米科學的利器，本文詳述其工作原理與儀器架構，將儀器分為機械硬體系統、電子控制系統與電腦影像系統等三大系統，並細分每一系統為數個元件，詳述各元件的工作原理與相互連接操作方式；又舉幾個元件為例，詳述其製作的方式與製作流程之注意事項。自製儀器雖是繁複的學問，卻是解決龐大維修費與達到一流研究成果的唯一途徑。
LED 準直光源模組於吸收光檢測之應用 [ 下載 PDF ]
翁俊仁, 謝哲偉, 黃宏琳, 許俸昌, 林明瑜
在吸收光檢測系統中，靈敏度和光源之準直特性有直接的關係。本研究旨在開發低成本、小型化、多通道準直光源模組，一般市售 LED 雖具有低成本、微型化等特點，但其發散角皆大於 10 度，且光束分布亦不均勻，不宜直接用於生醫晶片作為吸收光檢測光源之用。本研究提出利用光纖準直器低發散角的特性將 LED 準直，在 1.5 公分光程距離裡，發散角僅約 1.2 度左右。本小型準直光源模組可同時有 5 通道之輸出，輸出功率變化一小時內低於 1%。實際應用於肝功能吸收光檢測上，標準試劑丙酮酸鈉濃度範圍從 0 – 82 µM，所測得靈敏度為 7.7 × 103 / M，其線性度可達 R2 = 0.9995。
原子力顯微儀的原理 (上) [ 下載 PDF ]
林明彥, 張嘉升, 黎文龍
原子力顯微儀已被廣泛地應用於表面量測，對於大多數非原子力顯微儀專業的使用者而言，深入了解原子力顯微儀的原理與特徵，有助於正確地操作儀器。本文主要是針對常用的輕敲模式，透過物理的等效運動模式，並配合實驗數據與實際量測之經驗，以說明輕敲模式下探針的運動特徵、探針與表面間的交互作用及輕敲模式的運作原理。
商用原子力顯微儀的評估方法 [ 下載 PDF ]
林明彥, 洪紹剛, 應雄, 阮基晏, 劉瑋哲, 蘇揚智, 陳雅柔, 楊志文
原子力顯微儀 (AFM) 已被廣泛地應用於表面量測，對於大多數非 AFM 專業的使用者而言，在面對眾多不同國內外的品牌時，如何選購性能價格比高的商用機器，勢必成為採購前不可避免的課題。本文針對最常用的輕敲模式，以石墨原子台階為測試之標準樣品，提出 Z 軸最佳解析度、空間結構的重複度、石墨原子台階線的銳利度 (實際橫向解析度)、石墨原子台階線的扭曲度以及空間位置的飄移度 (長時間使用之穩定度) 等五項簡單的方法，可快速評估該機種的優劣。
非球面負形拋光系統研製 [ 下載 PDF ]
余宗儒, 曾釋鋒, 黃國政, 郭慶祥
儀器科技研究中心長期累積光學元件製作能量，並且發表過太空用途之特殊材料非球面鏡研製成果。在非球面光學鏡片需求增加的今日，儀科中心整合光、機、電技術，發展出應用負形拋光法之非球面拋光系統。期能在非球面鏡片製作上持續累積技術能量。
微／奈米生物電子元件之發展現況與前瞻 [ 下載 PDF ]
李政哲, 莊旻傑, 林珮羽, 楊裕雄
隨著半導體工業的蓬勃發展，技術上進入了所謂「奈米」世代，人造元件與生物分子的尺度首度有了交集，於是高靈敏度之「生物分子感測元件」的研究開發與醫檢應用，及多功能性之「生物分子電子元件」的前瞻嘗試與電性研究，標誌著生物科技紀元到來的另一面向。本文並非要廣泛、詳細地介紹各類微／奈米生物電子元件的發展現況，而是利用幾個鮮明的例子，藉著闡述其結構、原理、功能，嘗試給定「生物電子」一個值得投入、發展的可能方向。
具液晶移相干涉儀之適應性光學系統 [ 下載 PDF ]
鍾政英, 卓粳佶, 張智強, 閻偉中, 陳顯禎
本文研發出具液晶移相干涉術之 Mach-Zehnder 徑向剪切式干涉儀來動態偵測光波前的適應性光學系統，可即時地修正因外來擾動所造成之像差。LCD 經由一精準相位校正方式與瞬間向列驅動方法，可精確快速地於 5 ms 內完成三步 PSI 動作，重建波前相位變化情形。此干涉式波前偵測器之相位資訊即時回饋至嵌入式數位訊號處理器，經由比例積分微分控制法計算出控制訊號，再經由驅動可調變聚焦鏡來動態修正波前。此適應性光學系統目前於五個輸出入通道下，控制迴圈速度可達 30 Hz 以上。在數 Hz 熱干擾下，雜訊可被抑制 20 dB 以上，穩態相位標準差低於 0.02 π rms。輸出光的 Strehl ratio 可從 0.5 大幅升至 0.9，明顯增加輸出光之聚焦效率，成功地降低因外來干擾所造成之像差問題。
