常壓電漿

電漿是一種氣體物質於電場被解離成自由電子和帶電離子的狀態，常被視為 是物質除固態、液態、氣態之外的第四態。一般而言，電漿裡頭含有陰離子、陽 離子、電子、中性粒子和高反應的自由基。存在於電場中的電子由於其平均自由 路徑(mean free path)較大，因此就被電場急遽加速並帶有高能量，當高能電子和 氣體分子或原子發生碰撞後，打斷分子內的鍵結進而形成高反應性的自由基，或

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2.3.1 大氣電漿種類與工作原理

電漿的成因為高偏壓電場下使電極附近的氣體分子發生離子化或激發躍遷 等現象，帶有放光性和熱能等高能的氣體分子因此產生。為了將氣體分子激發躍 遷至更高的能階，其電極電壓必須大於崩潰電壓(Breakdown voltage)，而崩潰電 壓公式如下[24]:

𝑉_𝑏 = 𝐵(𝑝 ∙ 𝑑)

𝑙𝑛[𝐴(𝑝 ∙ 𝑑)] − 𝑙𝑛[1 + 1/𝛾_𝑠𝑒]

其中 p 為氣體壓力，d 為兩電極之間距，A 和 B 為實驗經驗常數，𝛾_𝑠𝑒為電極 二次電子放光常數。圖 2-6 為各種氣體之崩潰電壓，若氣體崩潰電壓愈低，電漿 產生之操作電壓低，則可以降低電漿溫度。

圖 2-6 各種氣體之崩潰電壓[24]

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常壓大氣電漿可依照放電形式不同，所產生的電漿特性會有很大的差異，以 操作氣體壓力的差別可分為非熱平衡電漿和熱平衡電漿。熱平衡電漿有電弧放電 (Arc discharge)、電弧電漿火炬(Arc plasma torch)和高溫電弧電漿噴流(Thermal arc plasma jet)，非熱平衡電漿則有電暈放電(Corna discharge)、介電質放電(Dielectric barrier discharge)、噴射大氣電漿(Plasma jet)。各類電漿中帶電粒子的密度比較如 表 2-2 所示。

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圖 2-7 電子溫度、中性氣體溫度與操作壓力之關係圖[25]

圖 2-8 不同類型之常壓電漿與低壓電漿的氣體溫度與電子溫度關係圖[24]

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2.3.2 常壓電漿的優勢

電漿在一個大氣壓的環境下產生是最經濟和有效的方式之一。低壓電漿製程 為使電漿穩定產生，因此整個系統需要昂貴的真空腔體和真空幫浦維持低壓的環 境，且需花費一段時間等待真空環境的形成，還需花費金錢去維護真空機械設備。

在常壓電漿裡不需要昂貴的真空設備，對欲處理之物件大小也不會受到真空腔體 的限制，因此可做為大面積卷軸式製程之設備。也間接降低產品的製造成本。本 研究所使用的電漿系統為直流脈衝式非熱平衡噴射電漿系統，此電漿系統可長時 間的輸出穩定電漿噴流，並藉由調整工作電壓和氣體流量，達到控制電漿反應性 和電漿溫度。

16 Carbon nanotube(CNT)

C (CNT) 高達光 直徑: 40~90 nm, 長度: >10 μm, 純度: 99.5 %

乙基纖維素 Ethyl cellulose(#46070)

[C6H7O2(OC2H5)3]n SIGMA 黏 度 : 30-70 mPa.s, 5 % in toluene/ethanol 80:20(25 °C)

乙基纖維素 Ethyl cellulose(#46080)

[C6H7O2(OC2H5)3]n SIGMA 黏 度 : 5-15 mPa.s, 5 % in toluene/ethanol 80:20(25 °C)

松油醇 Corning glass XG

SiO2

P-type 矽晶圓 P-type silicon wafer

Boron/Si 電阻率: 1 ~ 5 Ω ∙ cm

網版 Screen

苙安網版 T150(1 英寸/158)，24 X 34

，10 mm X 10 mm