臺灣博碩士論文加值系統

本實驗已提出一種新穎方法用以在鈉鈣玻璃表面形成一金屬與非金屬薄膜。一代表例首先將表面潔淨的鈉鈣玻璃覆蓋在600℃錫，Sn-x%Cu及Sn-x%Cu-y%P熔湯表面十分鐘，空冷到室溫，此時熔湯中的金屬原子在鈉鈣玻璃表面會進行孕核與成長，進而形成一薄膜。實驗結果顯示，鈉鈣玻璃表面在未氧化的錫熔湯，氧化的錫熔湯，氧化的Sn-x%Cu熔湯及氧化的Sn-x%Cu-y%P熔湯上，分別會形成樹枝狀之錫晶體，多角形之二氧化錫晶體，多角形之二氧化錫晶體、磷片狀二氧化錫摻雜磷之晶體及團狀Sn3(PO4)2晶體。值得說明的是銅原子不會吸附在鈉鈣玻璃表面，但是會幫助二氧化錫晶體吸附在鈉鈣玻璃表面。這些薄膜在紫外光區有明顯的吸收峰，其中在氧化的Sn-x%Cu-y%P熔湯形成的薄膜其UV吸收峰值最高，氧化的Sn-x%Cu熔湯次之，氧化錫的熔湯最小。

Abstract:
This study proposed a novel method to form a thin metallic and nonmetallic film on the surface of the soda-lime-silicate glass. A representative of the methodology: first，the clean surface of the soda-lime-silicate glass covered on 600℃ tin molten, Sn-x%Cu molten and Sn-x%Cu-y%P molten for 10 minutes , respectively and then air-cooled at ambient temperature. In the meantime, the metallic atoms of the molten will be heterogeneous nucleated and grew on the surface of the soda-lime-silicate glass, thus a thin film was formed. The experimental results show that the morphology of the thin film on tin molten, oxidized tin molten, oxidized Sn-x%Cu molten and oxidized Sn-x%Cu-y%P molten system are tin dendrite crystals, polygonal tin oxide crystals and polygonal crystals of tin oxide mixing with flake tin oxide doped with phosphorus crystals and lumps Sn3(PO4) 2 crystals,respectively. It is worth noting that the copper atoms will not adhered on the surface of the soda-lime-silicate glass, but they will help the tin oxide crystals formed on the surface of the sodium-calcium glass. Through photo spectrum analysis, These films have a obviously absorption peaks in the UV region, which the thin film formed on the oxidized phosphor bronze molten has a highest absorption peak value, next is the oxidized bronze molten, followed by oxidized tin molten is minimum.

總目錄
中文摘要…………………………………………………….………І
英文摘要……………………………………………………….…..II
總目錄……………………………………………………………..IV
圖目錄……………………………………………………………..VI
表目錄…………………………………………………………... ..IX
符號說明………………………………………………………..….X
壹、導論 1
1-1前言 1
1-2文獻回顧 2
1-2.1薄膜沉積 2
1-2.1.1薄膜的附著 3
1-2.1.2 表面能 3
1-2.2成核和晶體成長 4
1-2.2.1成核機制 4
1-2.2.2成長動力學 5
1-2.3碎形 7
1-2.3.1碎形維度 7
1.3研究範疇 8
1.4 研究目的 8
貳、實驗步驟 15
2-1實驗材料 15
2-2實驗設備 15
2-3原理 16
2-4 實驗步驟 16
2-4.1實驗流程圖 16
2-4.2玻璃基材清潔程序 17
2-4.3 錫、銅、磷青銅金屬之酸洗 17
2-4.4 孕核與長晶實驗 18
2-4.5晶體之晶態觀察與晶相分析 19
参、結果與討論 21
3-1錫熔湯在鈉鈣玻璃表面孕核與成長後之形態 21
3-2含二氧化錫的錫熔湯在鈉鈣玻璃表面孕核與成長後之形態 22
3-3 Sn-x%Cu熔湯在鈉鈣玻璃的孕核與成長後之形態 23
3-4 Sn-x%Cu-y%P熔湯在鈉鈣玻璃的孕核與成長後之形態 24
3-5UV光譜儀量測結果 25
肆、結論 48
伍、參考文獻 50
圖目錄
圖1-1薄膜的沉積 9
圖1-2薄膜附著的種類(a)簡單附著 (b)擴散附著 (c)通過中間層附著 (d)通過宏觀效應附著 10
圖1-3結晶的準安定域 11
圖1-4溶液過飽和度分佈之假想圖 12
圖1-5科赫雪花圖 13
圖1-6盒子維度 14
圖2-1 Sn-Cu二元相圖 20
圖3-1在鈉鈣玻璃表面錫熔湯之FESEM圖(a)500倍(b)3k倍(c)10k倍(d)100k倍 27
圖3-2在鈉鈣玻璃表面錫熔湯之XRD圖 27
圖3-3 在鈉鈣玻璃表面中間區氧化錫熔湯之FESEM圖(a)10K倍(b)200K倍 28
圖3-4在鈉鈣玻璃表面中間區氧化錫熔湯之XRD圖 28
圖3-5在鈉鈣玻璃表面邊緣區氧化錫熔湯之(a)示意圖(b)(c)FESEM圖 29
圖3-6 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-x%Cu熔湯之10K倍不同比例 FESEM圖(a) 2% (b) 4% (c) 6% (d) 8% (e) 10% 31
圖3-7 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-x%Cu 熔湯之不同比例FESEM圖(a) 50K倍,2% (b) 50K倍,4% (c) 50K倍,6% (d) 50K倍,8% (e) 50K倍, 10%(f) 100K倍,10% 32
圖3-8 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-x%Cu 熔湯之不同比例XRD圖 33
圖3-9 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-4%Cu 熔湯之EPMA分析Mapping
照片圖 34
圖3-10在鈉鈣玻璃表面邊緣區Sn-x%Cu熔湯之30K倍不同比例FESEM圖(a)2% (b) 4% (c)6% (d) 8% (e) 10% 36
圖3-11 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-x%Cu-y%P熔湯之10K倍不同比例FESEM圖(a)x=2,y=3.4*10-5(b)x=4,y=6.8*10-5(c)x=6,y=1.02*10-4 (d)x=8,y=1.36*10-4(e)x=10,y=1.70*10-4(f)x=12,y=2.04*10-4(g)x=14,y=2.38*10-4 38
圖3-12 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-x%Cu-y%P熔湯之30K倍不同比例FESEM圖(a)x=2,y=3.4*10-5(b)x=4,y=6.8*10-5 (c)x=6,y=1.02*10-4 (d)x=8,y=1.36*10-4(e)x=10,y=1.70*10-4(f)x=12,y=2.04*10-4(g)x=14,y=2.38*10-4 39
圖3-13 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-x%Cu-y%P熔湯之100K倍不同比例FESEM圖(a)x=2,y=3.4*10-5(b)x=4,y=6.8*10-5(c)x=6,y=1.02*10-4 (d)x=8,y=1.36*10-4(e)x=10,y=1.70*10-4(f)x=12,y=2.04*10-4(g)x=14,y=2.38*10-4 40
圖3-14在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-x%Cu-y%P 熔湯不同比例之XRD圖 41
圖3-15 在鈉鈣玻璃表面邊緣區Sn-x%Cu-y%P熔湯之30K倍不同比例FESEM圖(a)x=2,y=3.4*10-5(b)x=4,y=6.8*10-5(c)x=6,y=1.02*10-4
(d)x=8,y=1.36*10-4(e)x=10,y=1.70*10-4(f)x=12,y=2.04*10-4(g)x=14, y=2.38*10-4 43
圖3-16 在鈉鈣玻璃表面錫熔湯之UV-VIS光譜儀分析 45
圖3-17 在鈉鈣玻璃表面Sn-x%Cu錫熔湯之不同比例UV-VIS光譜儀分析(a) 2% (b) 4% (c) 6% (d) 8% (e) 10% 46
圖3-18 在鈉鈣玻璃表面Sn-x%Cu-y%P熔湯之不同比例UV-VIS光譜儀分析(a)x=2,y=3.4*10-5(b)x=4,y=6.8*10-5(c)x=6,y=1.02*10-4 (d)x=8,y=1.36*10-4(e)x=10,y=1.70*10-4(f)x=12,y=2.04*10-4(g)x=14, y=2.38*10-4 47
表目錄
表3-1 在鈉鈣玻璃表面邊緣區氧化錫熔湯之EDAX成分重量百分比
分析 30
表3-2 在鈉鈣玻璃表面中間區 Sn-x%Cu熔湯之不同比例晶粒及晶團
大小 35
表3-3 在鈉鈣玻璃表面Sn-10%Cu熔湯之EDAX成分重量百分比分析 37
表3-4 在鈉鈣玻璃表面中間區Sn-4%Cu-6.8*10-5%P熔湯之EPMA成分重量百分比分析 42
表3-5 在鈉鈣玻璃表面邊緣區Sn-4%Cu-6.8*10-5%P熔湯之EDAX成
分重量百分比分析 44

【1】F. M. Amanullah, M. Ssleh Al-Mobarak, A. M. Al-Dhafiri and K.
M. Al-Shibani, “ Material Chemistry and Physics”, 59 (1999)
pp.247-25.
【2】L. Sangaletti, L. E. Depero, A. Dieguez, G. Marca, and J. R.
Morante, “Sensor and Actuators”B44(1997)pp.268-274.
【3】L. M. Cukrov, P. G. McCormick, K. Galatsis and W. Wlodarski,
“ Sensor and Actuator ”B77(2001)pp.491.
【4】E. Aperathitis, Z, Hatzopoulos, M. Androulidaki, V. Foukarski,
A.Kondilis, P. Panayotatos, C.G. Scott and D. Sand, “Material and Solar Cells”, 45(1997)pp.161-168.
【5】M. Ivanovskaya, P. Bogdanov, G. Faglia, P. Nelli, G. Sberveglieri
, A. Taroni, “On the Role of Catalytic Additive in Gas
-sensitivity of SnO2-Mo Base Thin Film Sensors”,Sensor and
Actuator B: Chemical, 77(2001) pp.268-274.
【6】M. D. Giulio. Micocci, A. Serra, A. Tepore, R. Rell and P.
Siciliano, “Sensor and Actuator”, B 24~25(1995)pp.433-445.
【7】A. E. Rakhshani, Y. Makdisi, and H. A. Ramazaniyan, J. Appl.
Phys. 83 (2)(1998)pp.10-49.
【8】H. Kim and A. Pique, Appl. Phys. Lett.,84,(2004)pp.218.
【9】李正中著,“薄膜光學與鍍膜技術”第五版,藝軒出版 (2006)
pp.320.
【10】R. F. Bunshah, “Deposition Technologies for films and Coatings”
,noyes publication,Park Ridge,New Jersey,U.S.A(1982)

【11】J. Venables, “Nucleation and Growth of Thin film”,Rep. Prog.
Phys.47(1984),pp.399.
【12】曲喜新,過璧君著, “薄膜物理”,電子工業出版社，第二章.
【13】A. W. Adamson 著,陶雨台譯,“表面物理化學”,千葉圖書出
版(2008)
【14】陳仲裕,“碳酸鈣在流體化床中成長動力學之研究’’台大碩士
論文(1995),pp.6.
【15】J.W.Mullin,’’ Crystallzation 3ed.”, (1993),pp.181-182.
【16】張本義/譯 “最新晶析理論操作”復漢出版社(1987),pp.6-23.
【17】J. W. Gibbs:The Science Paper of J. Willard Gibbs, Vol.1:
Thermodynamics,Dover Publications,New York(1961)
【18】A. A. Noyes and W. R. Whitney, “The Rate of Solution of Solid
Substance in Their Own Solotion”,J. Amber. Chem. Soc.19(3)
(1897),pp.930-934.
【19】G. H. Gilmer and P. Bennema,“Simulation of Crystal Growth
with Surface Diffusion”,Journal of Applied Physics 43,4(1972)
pp.131-134.
【20】J. Garside,Chem.Eng.Sci., (1971)pp.26.
【21】Fitchett,D. E. and J. M. Tarbell,AICHE J.,36(1990)pp.4.
【22】Y. Qiu and A. C. Rasmuson,AICHE J.,36(5)(1990),pp.665.
【23】B.B.Mandelbrot, “How Long is the Coast of Britain? Statistical
Self-Similarty and Fractional Diemension’’, Sci.,155(1967) ,
pp.636-638.
【24】B.B.Mandelbrot,“The Fractal Geometry of Nature’’ ,
W.H.Freeman, New York(1982)
【25】http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A7%91%E8%B5%AB%E9%
9B%AA%E8%8A%B1,2012/2/20
【26】http://www.atlas-zone.com/complex/fractals/,2012/2/28

【27】K. S. Bae and S. J. Kim, “Microstructure and Adhesion
Properties of Sn-0.7Cu Solder Joints”,J. Mater .17(4)(2002)PP.
743-746.
【28】陳文照,曾春風,林淳杰,劉偉隆/譯“物理冶金第三版”全華科
技圖書股份有限公司(2004),pp.14-24.