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Li2MnSiO4與奈米碳管及石墨烯複合材料於非對稱性超級電容之研究
(2015)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
Li2MnSiO4與奈米碳管及石墨烯複合材料於非對稱性超級電容之研究
(2016)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
一維與二維的氧化鋅奈米材料之製作、結構與特性研究(III)
(2006)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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交通大學電子工程系
低成本高性能高可靠度先進氧化鋅奈米線場發射元件之研究
(2008)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
由於具備熱穩定性、成本低等優點，氧化鋅奈米線被認為是大面積場發射顯示器發射源的候選材料之一。對優良的場發射特性之要求為具備較低的啟動電場、低屏蔽效應、高的場效增益因子及高可靠度的場發射特性。因此，在本三年研究計畫中，主要著重上述的4 重要的要求進行改善。將引入自組裝奈米球微影限定後續水熱法成長氧鋅奈米線的排列及位置進而降低屏蔽效應的影響。藉發展奈米球的自組裝於不同基板上的技術來得到精確的奈米線陣列定位控制。對於改善場效增益因子與低的啟動電場而言，將會發展不同的蝕刻技術進行氧化鋅奈米線幾何形狀修飾並同時利用金屬擴散的過程進行氧化鋅奈米線的摻雜來降低氧化鋅奈米線的電阻率與表面功函數而得以改善場發射特性。然後，針對電子發射源的穩定性進行測試並將測試結果回饋到製程參數的調整而得以改善之。最後，將會藉由半導體製程來製作各式閘極控制的場發射元件、並量測與分析其場發射特性與可靠度，使得氧化鋅奈米線實際應用於場發射元件的目標得以實現。
低成本高性能高可靠度先進氧化鋅奈米線場發射元件之研究
(2010)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
由於具備熱穩定性、成本低等優點，氧化鋅奈米線被認為是大面積場發射顯示器發射源的候選材料之一。對優良的場發射特性之要求為具備較低的啟動電場、低屏蔽效應、高的場效增益因子及高可靠度的場發射特性。因此，在本三年研究計畫中，主要著重上述的4 重要的要求進行改善。將引入自組裝奈米球微影限定後續水熱法成長氧鋅奈米線的排列及位置進而降低屏蔽效應的影響。藉發展奈米球的自組裝於不同基板上的技術來得到精確的奈米線陣列定位控制。對於改善場效增益因子與低的啟動電場而言，將會發展不同的蝕刻技術進行氧化鋅奈米線幾何形狀修飾並同時利用金屬擴散的過程進行氧化鋅奈米線的摻雜來降低氧化鋅奈米線的電阻率與表面功函數而得以改善場發射特性。然後，針對電子發射源的穩定性進行測試並將測試結果回饋到製程參數的調整而得以改善之。最後，將會藉由半導體製程來製作各式閘極控制的場發射元件、並量測與分析其場發射特性與可靠度，使得氧化鋅奈米線實際應用於場發射元件的目標得以實現。
低成本高性能高可靠度先進氧化鋅奈米線場發射元件之研究
(2009)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
由於具備熱穩定性、成本低等優點，氧化鋅奈米線被認為是大面積場發射顯示器發射源的候選材料之一。對優良的場發射特性之要求為具備較低的啟動電場、低屏蔽效應、高的場效增益因子及高可靠度的場發射特性。因此，在本三年研究計畫中，主要著重上述的4 重要的要求進行改善。將引入自組裝奈米球微影限定後續水熱法成長氧鋅奈米線的排列及位置進而降低屏蔽效應的影響。藉發展奈米球的自組裝於不同基板上的技術來得到精確的奈米線陣列定位控制。對於改善場效增益因子與低的啟動電場而言，將會發展不同的蝕刻技術進行氧化鋅奈米線幾何形狀修飾並同時利用金屬擴散的過程進行氧化鋅奈米線的摻雜來降低氧化鋅奈米線的電阻率與表面功函數而得以改善場發射特性。然後，針對電子發射源的穩定性進行測試並將測試結果回饋到製程參數的調整而得以改善之。最後，將會藉由半導體製程來製作各式閘極控制的場發射元件、並量測與分析其場發射特性與可靠度，使得氧化鋅奈米線實際應用於場發射元件的目標得以實現。
前瞻高能量超高電容器整合製程及其應用平台開發( I )
(2014)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
前瞻高能量超高電容器整合製程及其應用平台開發( II )
(2015)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
前瞻高能量超高電容器整合製程及其應用平台開發(III)
(2016)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
大面積高效能之薄膜型全固態電致色變元件系統開發 (II)
(2012)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
電致色變節能窗（Electrochromic Windows）係一種可根據外界環境變化調整顏色及穿透率之大尺寸玻璃顯示元件，獨特的光電性質使其可與太陽能電池搭配進行自動日照調控，可有效降低能源使用。此類節能窗在國內外有相當多的研究，但是對於全固態薄膜式的變色節能元件(All-Solid-State ECD) 之研究卻不多，再加上電致色變元件目前仍存在有大面積變色不易、褪色及著色反應時間慢及價格昂貴等缺點，造成應用上的限制，本計劃針對上述問題提出改善方法，研究重點著重在陣列式氧化鎢（WO3）奈米棒、陣列式氧化鎳（NiO）奈米棒、無機固態電解質層及大面積元件製程的研發。本計劃元件中之導電層、主要變色層及輔助變色層分別選用為 AZO、WO3 及NiO 三種材料，陣列式奈米棒製備上首先在AZO 上方披覆一層結晶WO3 或NiO 薄膜晶種層，後續利用水熱法製程來成長陣列式WO3 或NiO 奈米棒，該陣列以直立的陣列形式直接成長於AZO 薄膜上，預期能有效控制陣列奈米線密度避免其遮蔽效應，增加其Li+的擴散速率來縮短反應時間而提高變色效率，無機固態離子導電層將使用溶膠-凝膠法來製備LiBO2:LiF(doped)薄膜，添加LiF 的目的為增加Li+的濃度而更進一步提高LiBO2 薄膜主體中離子導電率。本計劃之目的為製備出大面積薄膜型全固態電致色變元件系統（Glass/AZO/WO3/LiBO2:LiF(doped)/NiO/AZO/Glass），將進行一系列的特性分析，包含褪色及著色的響應時間、循環次數、變色對比以及元件的穩定性等，預期目標為元件尺寸可達到20 cm × 20 cm 面積規格，變色驅動電壓為小於±5 V，其切換速度約5 sec，並能有效阻擋80~95 %的紅外線與熱幅射之高效能電致色變元件。
大面積高效能之薄膜型全固態電致色變元件系統開發(I)
(2011)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
電致色變節能窗（Electrochromic Windows）係一種可根據外界環境變化調整顏色及穿透率之大尺寸玻璃顯示元件，獨特的光電性質使其可與太陽能電池搭配進行自動日照調控，可有效降低能源使用。此類節能窗在國內外有相當多的研究，但是對於全固態薄膜式的變色節能元件(All-Solid-State ECD) 之研究卻不多，再加上電致色變元件目前仍存在有大面積變色不易、去/著色反應時間慢及價格昂貴等缺點，造成應用上的限制，本計劃針對上述問題提出改善方法，研究重點著重在氧化鋅-鋁薄膜（AZO）電極、陣列式氧化鎢（WO3）奈米棒、無機固態電解質層及大面積元件製程的研發。本計劃元件中之導電層及變色層分別選用為AZO 及WO3 兩種材料，首先於玻璃基板上以溶膠- 凝膠的方式成長AZO 薄膜取代現有昂貴ITO 薄膜，接著在AZO 上方披覆一層結晶WO3 薄膜晶種層，後續利用水溶液法製程來成長陣列式WO3 奈米棒，該陣列以直立的陣列形式直接成長於AZO 薄膜上，預期能有效控制陣列奈米線密度避免其遮蔽效應，增加其Li+的擴散路徑縮短反應時間提高變色效率，無機固態離子導電層預計利用溶膠-凝膠法來製備LiBO2:LiF(doped)薄膜，LiF 的目的為增加Li+ 的濃度而更進一步提高LiBO2 薄膜主體中離子導電率。綜觀上述研究主題的執行，其本計劃最終目的為製備出大面積薄膜型全固態電致色變元件系統（Glass/AZO/WO3/LiBO2:LiF(doped)/NiO/AZO/Glass），後續也將進行一系列的分析，包含去/著色的響應時間、循環次數、變色對比以及元件的穩定性等，預期目標可達到20 cm × 20 cm 的面積規格，變色驅動電壓約需要±5 V，其切換速度約5 sec，並有效阻擋80~95 %的紅外線與熱幅射之高效能電致色變元件。
奈米碳管陣列與錳氧化物奈米複合物超高電容器的製作與特性
(2010)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
隨著科技進步，能源材料與科技的發展就更顯重要。錳氧化物為電化學電容器中極具潛力的電極材料，具有價格低廉、無毒性、安全性高等優點，但是電極反應物與集電板間的附著性不佳，使其充放電循環壽命衰減與單體超高電容器耐電壓有限，此兩大問題，造成應用上的限制；本三年之研究計畫主題著重在利用高準直性奈米碳管陣列密度的調變、碳管表面改質、超電容系統電解液選擇、低維度奈米電極反應物材料及其複合式電極的製備，探討其在超高電容器儲能性能及應用。計畫中將引入高規則排列的陽極氧化鋁奈米孔洞作為模板，並利用電化學電鍍法沉積觸媒於陽極氧化鋁孔洞內，利用化學氣相沉積法，以氫氣與甲烷為製程氣體合成奈米碳管陣列，藉此希望得到較佳疏密程度之高準直性碳管，接著利用電漿反應系統及化學反應法來處理奈米碳管表面，以增加其管壁上之氧官能基(C=O與-COOH)，使碳管表面在接枝時容易與錳氧化物進行反應性鍵結。將藉由水熱法與水溶液反應法的方式合成出不同的低維度之氧化錳奈米結構，再利用電泳法及水溶液反應法來製備錳氧化物薄膜或奈米粒/Aligned MWCNTs/Ni 複合式電極，此電極將進行熱處理程序，來提升其電容特性。最後，為了改善超高電容器耐電壓的問題，本研究將針對水系與非水系電解液進行測試，以期盼得到最佳化參數。根據上述五大方向的改善，期待能藉由奈米碳管具高比表面積特性並配合改善奈米錳氧化物在碳管上之附著機制，以獲得較大反應面積及可靠的複合奈米結構，開發出具有高功率密度 (> 2,000 W/kg)、高循環次數 (> 20,000 cycles)及低充電時間 (10~12 分鐘)之高效能超高電容器。
奈米碳管陣列與錳氧化物奈米複合物超高電容器的製作與特性
(2011)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
隨著科技進步，能源材料與科技的發展就更顯重要。錳氧化物為電化學電容器中極具潛力的電極材料，具有價格低廉、無毒性、安全性高等優點，但是電極反應物與集電板間的附著性不佳，使其充放電循環壽命衰減與單體超高電容器耐電壓有限，此兩大問題，造成應用上的限制；本三年之研究計畫主題著重在利用高準直性奈米碳管陣列密度的調變、碳管表面改質、超電容系統電解液選擇、低維度奈米電極反應物材料及其複合式電極的製備，探討其在超高電容器儲能性能及應用。計畫中將引入高規則排列的陽極氧化鋁奈米孔洞作為模板，並利用電化學電鍍法沉積觸媒於陽極氧化鋁孔洞內，利用化學氣相沉積法，以氫氣與甲烷為製程氣體合成奈米碳管陣列，藉此希望得到較佳疏密程度之高準直性碳管，接著利用電漿反應系統及化學反應法來處理奈米碳管表面，以增加其管壁上之氧官能基(C=O與-COOH)，使碳管表面在接枝時容易與錳氧化物進行反應性鍵結。將藉由水熱法與水溶液反應法的方式合成出不同的低維度之氧化錳奈米結構，再利用電泳法及水溶液反應法來製備錳氧化物薄膜或奈米粒/Aligned MWCNTs/Ni 複合式電極，此電極將進行熱處理程序，來提升其電容特性。最後，為了改善超高電容器耐電壓的問題，本研究將針對水系與非水系電解液進行測試，以期盼得到最佳化參數。根據上述五大方向的改善，期待能藉由奈米碳管具高比表面積特性並配合改善奈米錳氧化物在碳管上之附著機制，以獲得較大反應面積及可靠的複合奈米結構，開發出具有高功率密度 (> 2,000 W/kg)、高循環次數 (> 20,000 cycles)及低充電時間 (10~12 分鐘)之高效能超高電容器。
奈米碳管陣列與錳氧化物奈米複合物超高電容器的製作與特性
(2012)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
隨著科技進步，能源材料與科技的發展就更顯重要。錳氧化物為電化學電容器中極具潛力的電極材料，具有價格低廉、無毒性、安全性高等優點，但是電極反應物與集電板間的附著性不佳，使其充放電循環壽命衰減與單體超高電容器耐電壓有限，此兩大問題，造成應用上的限制；本三年之研究計畫主題著重在利用高準直性奈米碳管陣列密度的調變、碳管表面改質、超電容系統電解液選擇、低維度奈米電極反應物材料及其複合式電極的製備，探討其在超高電容器儲能性能及應用。計畫中將引入高規則排列的陽極氧化鋁奈米孔洞作為模板，並利用電化學電鍍法沉積觸媒於陽極氧化鋁孔洞內，利用化學氣相沉積法，以氫氣與甲烷為製程氣體合成奈米碳管陣列，藉此希望得到較佳疏密程度之高準直性碳管，接著利用電漿反應系統及化學反應法來處理奈米碳管表面，以增加其管壁上之氧官能基(C=O與-COOH)，使碳管表面在接枝時容易與錳氧化物進行反應性鍵結。將藉由水熱法與水溶液反應法的方式合成出不同的低維度之氧化錳奈米結構，再利用電泳法及水溶液反應法來製備錳氧化物薄膜或奈米粒/Aligned MWCNTs/Ni 複合式電極，此電極將進行熱處理程序，來提升其電容特性。最後，為了改善超高電容器耐電壓的問題，本研究將針對水系與非水系電解液進行測試，以期盼得到最佳化參數。根據上述五大方向的改善，期待能藉由奈米碳管具高比表面積特性並配合改善奈米錳氧化物在碳管上之附著機制，以獲得較大反應面積及可靠的複合奈米結構，開發出具有高功率密度 (> 2,000 W/kg)、高循環次數 (> 20,000 cycles)及低充電時間 (10~12 分鐘)之高效能超高電容器。
微電子工程學門研究發展及推動規劃小組計畫
(2013)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
微電子工程學門研究發展及推動規劃小組計畫
(2014)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
微電子工程學門研究發展及推動規劃小組計畫
(2012)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
新世代電阻式非揮發性記憶元件之製作與特性研究
(2007)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
因鈦酸鉍薄膜之電阻值可經由施加電壓作改變，且藉由不同電阻值去儲存資料。在此三年期研究計畫中，將研究開發鈦酸鉍薄膜作為雙穩態電阻層之非揮發性記憶體。在第一年與第二年的計畫中，將利用射頻磁控濺鍍法來製造記憶體薄膜；調整不同製程參數、參雜物質、表面處理並搭配多種上下電極組合以期獲得合適的憶體薄膜之製程條件及結構。此外將分析量測上述記憶體薄膜之晶體結構、組合成分、物理特性與電學性質；歸納這些分析結果以進一步瞭解雙穩態電阻轉態機制與高可靠度之最佳化製程條件。第三年的研究中，將實現電阻式記憶體在不同電路結構中，如整合一個雙穩態電阻轉態結構至標準互補式金氧半電晶體製程(CMOS process)；並搭配一個存取電晶體或二極體作為一組記憶體晶包，抑或以記憶陣列(memory array)均可實現電路結構。以上述結構測試一些記憶體標準規格，例如資料記憶力(data retention)、耐久度(endurance)、非破壞性讀取測試(non-destructive readout)及高溫可靠度，期許能將此研究實現於非揮發性記憶體或嵌入式記憶體之應用。
新世代電阻式非揮發性記憶元件之製作與特性研究
(2008)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
因鈦酸鉍薄膜之電阻值可經由施加電壓作改變，且藉由不同電阻值去儲存資料。在此三年期研究計畫中，將研究開發鈦酸鉍薄膜作為雙穩態電阻層之非揮發性記憶體。在第一年與第二年的計畫中，將利用射頻磁控濺鍍法來製造記憶體薄膜；調整不同製程參數、參雜物質、表面處理並搭配多種上下電極組合以期獲得合適的憶體薄膜之製程條件及結構。此外將分析量測上述記憶體薄膜之晶體結構、組合成分、物理特性與電學性質；歸納這些分析結果以進一步瞭解雙穩態電阻轉態機制與高可靠度之最佳化製程條件。第三年的研究中，將實現電阻式記憶體在不同電路結構中，如整合一個雙穩態電阻轉態結構至標準互補式金氧半電晶體製程(CMOS process)；並搭配一個存取電晶體或二極體作為一組記憶體晶包，抑或以記憶陣列(memory array)均可實現電路結構。以上述結構測試一些記憶體標準規格，例如資料記憶力(data retention)、耐久度(endurance)、非破壞性讀取測試(non-destructive readout)及高溫可靠度，期許能將此研究實現於非揮發性記憶體或嵌入式記憶體之應用。
新世代電阻式非揮發性記憶元件之製作與特性研究
(2009)
曾俊元
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TSENG TSEUNG-YUEN
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
因鈦酸鉍薄膜之電阻值可經由施加電壓作改變，且藉由不同電阻值去儲存資料。在此三年期研究計畫中，將研究開發鈦酸鉍薄膜作為雙穩態電阻層之非揮發性記憶體。在第一年與第二年的計畫中，將利用射頻磁控濺鍍法來製造記憶體薄膜；調整不同製程參數、參雜物質、表面處理並搭配多種上下電極組合以期獲得合適的憶體薄膜之製程條件及結構。此外將分析量測上述記憶體薄膜之晶體結構、組合成分、物理特性與電學性質；歸納這些分析結果以進一步瞭解雙穩態電阻轉態機制與高可靠度之最佳化製程條件。第三年的研究中，將實現電阻式記憶體在不同電路結構中，如整合一個雙穩態電阻轉態結構至標準互補式金氧半電晶體製程(CMOS process)；並搭配一個存取電晶體或二極體作為一組記憶體晶包，抑或以記憶陣列(memory array)均可實現電路結構。以上述結構測試一些記憶體標準規格，例如資料記憶力(data retention)、耐久度(endurance)、非破壞性讀取測試(non-destructive readout)及高溫可靠度，期許能將此研究實現於非揮發性記憶體或嵌入式記憶體之應用。