矽晶深冷陽極氧化的研究與應用：矽量子點的製作;Research and Applications of Cryogenic Anodization on Silicon: Fabrication of Silicon Quantum Dots

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Title:	矽晶深冷陽極氧化的研究與應用：矽量子點的製作;Research and Applications of Cryogenic Anodization on Silicon: Fabrication of Silicon Quantum Dots
Authors:	李天錫
Contributors:	國立中央大學機械工程學系
Keywords:	低溫電化學;電化學界面;矽晶體;表面析出;隧道效應;量子侷限;量子點;Cryogenic Electrochemistry;Electrochemical Interface;Silicon Crystal;Surface Precipitation;Tunneling Effect;Quantum Confinement;Quantum Dots
Date:	2025-07-31
Issue Date:	2025-08-07 17:24:21 (UTC+8)
Publisher:	國家科學及技術委員會(本會)
Abstract:	本研究計畫旨在以液態氮冷卻方式進行深冷電化學蝕刻，探索矽晶材料的奈米結構製備技術。初步成果顯示，低溫條件下，p 型矽陽極氧化生成直徑約 1.8~2.0 nm 的奈米矽晶，並產生青藍色光致發光（波長415 nm及500 nm），相當不同於常溫及-20°C的電化學蝕刻效果。同時也發現在製程中，n型矽在深冷環境中有讓銅原子由接觸面穿透至矽晶另一側表面析出的新現象。本計畫將進一步研究超低溫下電子轉移及其對奈米結構形成的影響，並提出相關模型。預期成果包括製備奈米矽晶電致發光元件及矽晶量子元件技術，並將其應用於A世代半導體先進製程及新能源材料開發。該研究不僅具備學術突破性，更可廣泛應用於光電、半導體與能源科技領域。 1. 社會影響：減少晶圓製程中的能源消耗，符合節能減碳的環保目標。降低製程溫度提升製造安全性，助力電子產業的永續發展。 2. 經濟影響：製作量子點的技術可應用於量子計算元件之製作，一方面減少對顯影及曝光設備依賴，另一面能減少大量顯影製程之有機廢棄液對環境毒化污染，並提升產品性能，增強台灣在半導體先進製程中發展之量子計算機元件製造競爭力。該技術有望推動高附加值產品誕生，例如促進高效能功率光電元件產品，強化台灣全球市場地位。 3. 學術影響：本研究將為材料科學、化學工程及半導體製程等領域之電化學製程帶進低溫範疇探討，深入探討低溫鍵合和自由基反應機理。研究成果預計發表於國際期刊，並通過專利申請推動技術創新，對未來相關技術的發展具有指標性意義。
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
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