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研 究 成 果

以下介紹本研究室目前與氣膠技術相關之研究成果:

1.沸石吸附材應用於高科技產業VOCS污染防制研究

    本研究室自民國90年起即陸續進行高科技產業常用之沸石轉輪濃縮吸附設備之相關應用問題分析及改善研究,並接受科學園區管理局委託,輔導過多家高科技半導體與光電廠改善其沸石轉輪吸附系統之效率,且將各廠之改善經驗撰寫成工廠自我評估管理手冊(除了沸石轉輪外,尚有其他高科技廠常用之防治設備包括活性碳吸附塔、洗滌塔、生物濾床等共計四冊),放置於白教授之網頁(http://evpc55.ev.nctu.edu.tw/) 上提供各界免費自由下載。
    
之後白教授有感於我國沸石轉輪之吸附材關鍵技術乃繫於國外大廠,因此於國科會委託計畫中,利用氣膠科技之氣膠噴霧乾燥法,開發出新型之純矽奈米孔徑吸附材,其優點包括:
  1).
製程簡單快速(從原料到產品之製程時間僅需幾秒鐘)
  2).
孔徑均勻且具高比表面積( nm均勻孔徑與800 m2/g以上之比表面積)
  3).
高疏水性(目前則朝向親疏水性隨意控制之目標進行)。
  4).
反覆再生後亦不易劣化(目前已可置備出優於商用沸石之吸附材)。

   如下圖所示,該奈米孔徑吸附材對吸附揮發性有機物之能力明顯高於目前高科技廠所使用之商用沸石,因此該吸附材極具後續應用之潛能。目前該製程正持續改良中,以製備出更高吸附能力,且高產量之各式沸石型吸附材,並將之應用於管末、室內空氣污染及無塵室微污染環境控制。

    本研究所開發之中孔洞純矽沸石,其孔徑約在數 nm左右,孔徑大小可隨製程配方而異,結構則類似於MCM-41

2.可見光觸媒之製備與應用

           目前進行中之研究為利用常溫常壓電漿(亦即DBD非熱電漿)輔助方式,以氣膠技術來製造奈米級均勻粒徑、以氮摻雜之可見光觸媒,該研究係接受國科會計畫委託,研究至今已可成功製造出奈米級、均勻粒徑分佈且粒徑大小可控制之光觸媒(如下圖所示),其不僅可以有效利用可見光,且在紫外光範圍之VOCs處理效果也較傳統未摻雜之anatase TiO2為佳。

    本研究室所製造之N-doping TiO2 可見光觸媒之初始粒徑(primary size)約為數十奈米,且大小均勻。未來亦可利用該製程發展一奈米均勻粒徑微粒產生器,以輔助氣膠學界進行奈米微粒之環境與健康風險等相關研究。

UV (10W, 365 nm)VIS(10W, 435, 485, and 540 nm)

波長下之光催化效率圖,即使在可見光下N-doping TiO2觸媒亦對甲苯具光催化效果

3.無塵室中微污染物質對半導體製程之影響及控制

    白教授任教地點鄰近新竹科學園區,因而有機會瞭解到無塵室(clean room)中除了懸浮微粒外,氣態之空氣污染物亦會對半導體晶圓製程與光電LCD製程等造成干擾,因而影響其產品良率,因此著手進行空降污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMCS)對製程干擾之評估研究,以及無塵室中降低AMCS 濃度之化學濾材開發工作。
    
目前研究室完成了凝結性有機物之晶圓沈降機制探討,其他研究包括無機性微污染物(NH3, H2S, SO2, O3, Cl-及各類酸鹼反應產物)之污染沈降潛勢及其化學濾材開發。

 

    利用有機性微污染物沈降於晶圓上之實驗分析,可以據此推估晶圓暴露在各微污染物濃度中之允許暴露時間。本圖即為晶圓於各半導體製程技術預定時程(SEMI technology node)下所允許暴露於DEP凝結性有機氣體中之時間。