創新材料學

1 半導體和積體電路（IC）材料
1.1 何謂積體電路（IC）
1.1.1　從分立元件到積體電路
1.1.2　由矽圓片到晶片再到封裝
1.1.3　從雙極性元件到MOS 元件
1.1.4　半導體積體電路的功能及按規模的分類
1.2 積體電路（IC）發明逾50 年—兩人的一小步，人類的一大步
1.2.1　從記憶體到CPU、系統LSI（CMOS 數位式IC 的分類）
1.2.2　記憶體IC 按功能的分類
1.2.3　DRAM 中電容結構的變遷
1.2.4　微處理器的進展
1.3 記憶體IC（DRAM）和邏輯LSI 的進展
1.3.1　CMOS 構造的斷面模式圖（p 型矽基板）
1.3.2　快閃記憶體單元電晶體「寫入」、「消除」、「讀出」的工作原理
1.3.3　新元件靠材料和製程的革新而不斷進展
1.4 從矽石到金屬矽，再到99.999999999% 的高純矽
1.4.1　「矽是上帝賜給人的寶物」
1.4.2　從矽石原料到半導體元件的製程
1.4.3　從矽石還原為金屬矽
1.4.4　改良西門子法生產多晶矽
1.5 從多晶矽到單晶矽棒
1.5.1　多晶矽的析出及生長
1.5.2　直拉法（Czochralski 法）拉製矽單晶
1.5.3　區熔法製作單晶矽
1.5.4　拋光片、磊晶片和SOI
1.6 從單晶矽到晶圓
1.6.1　先要進行取向標誌的加工
1.6.2　將矽坯切割成一片一片的矽圓片
1.6.3　按電阻對絕緣體、半導體、導體的分類
1.6.4　pn 接面中雜質的能階
1.7 從晶圓到IC(1)—氧化與擴散技術
1.7.1　塗佈光阻—製作圖形的第一步
1.7.2　曝光，顯影
1.7.3　絕緣膜的作用—絕緣、隔離、LSI 的保護
1.7.4　熱氧化法—製取優良的絕緣膜
1.8 從晶圓到IC(2)—光罩與蝕刻技術
1.8.1　雜質的擴散法之一—熱擴散法
1.8.2　雜質的擴散法之二—離子植入法
1.8.3　濕式蝕刻
1.8.4　乾式蝕刻
1.9 IC 製作中的薄膜及薄膜加工—PVD 法
1.9.1　真空蒸鍍
1.9.2　離子濺射和濺射鍍膜
1.9.3　平面磁控濺射
1.9.4　晶圓流程中的各種處理室方式
1.10 IC 製作中的薄膜及薄膜加工—CVD 法
1.10.1　用於VLSI 製作的CVD 法分類
1.10.2　CVD 中主要的反應裝置
1.10.3　電漿CVD（PCVD）過程中，傳輸、反應和成膜的過程
1.10.4　離子植入原理
1.11 Cu 佈線代替Al 佈線
1.11.1　影響電子元件壽命的大敵—電子遷移
1.11.2　斷線和電路缺陷的形成原因和預防、修補措施
1.11.3　Cu 佈線代替Al 佈線的理由
1.11.4　用電鍍法即可製作Cu 佈線
1.12 曝光光源向短波長進展和乾式蝕刻代替濕式蝕刻
1.12.1　步進重複曝光機光源向短波長的進展
1.12.2　曝光波長的變遷
1.12.3　圖形曝光裝置的分類
1.12.4　乾式蝕刻裝置的種類及蝕刻特徵
1.13 光學曝光技術
1.13.1　薄膜圖形加工概要
1.13.2　對基板的曝光及曝光波長的變遷
1.13.3　近接曝光和縮小投影曝光
1.13.4　曝光中的各種位相補償措施
1.14 電子束曝光和離子植入
1.14.1　電子束曝光
1.14.2　LEEPL（低加速電子束近接）曝光
1.14.3　離子植入裝置
1.14.4　低能離子植入和高速退火
1.15 單大馬士革和雙大馬士革技術
1.15.1　大馬士革技術就是中國的景泰藍金屬鑲嵌技術
1.15.2　Al 佈線與Cu 大馬士革佈線的形成方法比較
1.15.3　Cu 雙大馬士革佈線的形成方法
1.15.4　由大馬士革（鑲嵌）技術在溝槽中埋置金屬製作導體佈線的實例
1.16 多層化佈線已進入第4 代
1.16.1　第1 代多層化佈線技術—逐層沉積
1.16.2　第2 代多層化佈線技術—玻璃流平
1.16.3　第3 代多層化佈線技術—導入CMP
1.16.4　第4 代多層化佈線技術—導入大馬士革技術
1.17 摩爾定律繼續有效
1.17.1　半導體元件向巨大化和微細化發展的兩個趨勢
1.17.2　摩爾定律並非物理學定律
1.17.3　摩爾定律是描述產業化的定律
1.17.4　「踮起腳來，跳起來摘蘋果」
思考題及練習題
參考文獻

2 微電子封裝和封裝材料
2.1 微電子封裝的定義和範疇
2.1.1　微電子封裝的發展過程
2.1.2　前工程、後工程和封裝工程
2.1.3　電子封裝工程的範圍
2.1.4　微電子封裝的定義
2.2 一級封裝和二級封裝
2.2.1　LSI 裸晶片（bare chip）一級封裝的各種類型
2.2.2　引線鍵合（WB）和覆晶（flip-chip）連接方式
2.2.3　TAB 連接方式
2.2.4　二級封裝的類型和特徵
2.3 一級封裝技術
2.3.1　引線鍵合（WB）方式及連接結構
2.3.2　金線引線鍵合（WB）的技術過程
2.3.3　覆晶（flip-chip）凸點形成方法
2.3.4　利用FCB 的連接方法
2.4 傳遞模注封裝和環氧塑封料（EMC）
2.4.1　DIP 型陶瓷封裝的結構
2.4.2　球柵陣列封裝（BGA）的結構
2.4.3　傳遞模注塑封技術流程
2.4.4　環氧塑封料（EMC）及各種組分的效果
2.5 從半導體二級封裝看電子封裝技術的變遷
2.5.1　半導體封裝依外部形狀的變遷
2.5.2　LSI 封裝與印刷電路板安裝（連接）方式的變遷
2.6 三維（3D）封裝
2.6.1　何謂三維封裝？
2.6.2　晶片疊層的三維封裝
2.6.3　封裝疊層的三維封裝
2.6.4　矽圓片疊層的三維封裝
2.7 印刷電路板（PCB）用材料
2.7.1　作為基材的玻璃布
2.7.2　熱固性樹脂材料(1)—酚醛樹脂和環氧樹脂
2.7.3　熱固性樹脂材料(2)—聚醯亞胺、BT 樹脂和A-PPE 樹脂
2.7.4　熱塑性樹脂材料
2.8 電解銅箔和壓延銅箔
2.8.1　電解銅箔的製作技術
2.8.2　壓延銅箔的製作技術
2.8.3　銅箔的表面處理工程
2.8.4　電解銅箔和壓延銅箔各有長短，分別適用於不同領域
2.9 軟性基板（FPC）
2.9.1　三層法和兩層法軟性基板
2.9.2　兩層法FPC—鑄造法、濺鍍／電鍍法、疊層熱壓法製作技術
2.9.3　連接用和補強用軟性基板
2.9.4　用於手機和液晶電視封裝的軟性基板
2.10 表面貼裝技術（SMT）及無鉛焊料
2.10.1　何謂SMD 和SMT
2.10.2　表徵可靠性隨時間變化的浴缸曲線
2.10.3　貼裝元件故障分析
2.10.4　無鉛焊料的分類及其特性
2.11 無鹵阻燃
2.11.1　阻燃劑分類
2.11.2　阻燃機制
2.11.3　無鹵阻燃
2.11.4　添加型無鹵阻燃劑
2.12 半導體封裝的設計
2.12.1　半導體元件的分類
2.12.2　對半導體封裝的要求
2.12.3　半導體封裝的設計
2.12.4　半導體封裝的設計專案
思考題及練習題
參考文獻

3 平面顯示器及相關材料
3.1 平面顯示器—被列為戰略性新興產業
3.1.1　從陰極射線管（CRT）顯示器到平面顯示器（FPD）
3.1.2　透射型直視式液晶顯示器的基本結構
3.1.3　液晶顯示器的用途分類
3.1.4　直視式液晶顯示器的分類
3.2 液晶分子的四個組成部分各有各的用處
3.2.1　液晶分子由四個部分組成
3.2.2　向列型液晶和層列型液晶
3.2.3　膽固醇相型液晶分子及其排列
3.2.4　在電場作用下可改變分子取向的極性基
3.3 液晶顯示器可類比為一個電子窗簾
3.3.1　用於液晶顯示器的液晶材料分子結構
3.3.2　產生電子窗簾作用的液晶分子
3.3.3　液晶顯示器的主要構成部件
3.3.4　液晶顯示器的組裝結構
3.4 液晶顯示原理
3.4.1　TN 型液晶顯示器的工作原理
3.4.2　用簾子模型說明偏振片的作用
3.4.3　電場效應雙折射控制型液晶顯示器的原理
3.4.4　液晶光柵的兩種基本工作模式—常黑型和常白型
3.5 TFT LCD 的驅動
3.5.1　液晶顯示器的兩種驅動方式—被動驅動和主動驅動
3.5.2　ITO 透明電極及其製作方法
3.5.3　TFT LCD 的像素陣列
3.5.4　一個TFT LCD 次像素的結構
3.6 TFT LCD 的圖像解析度和彩色化
3.6.1　液晶顯示器的圖像如何才能更清晰逼真
3.6.2　圖像解析度單位（ppi）和顯示規格
3.6.3　採用數位電壓對像素實施驅動
3.6.4　彩色顯示是如何實現的
3.7 TFT LCD 陣列基板（後基板）的製作
3.7.1　溢流法製作玻璃基板
3.7.2　玻璃是影響液晶顯示器性能的最主要部件之一
3.7.3　TFT 陣列製作工程
3.7.4　驅動TFT LCD 的驅動電路（驅動IC）
3.8 TFT LCD 濾色膜基板（前基板）的製作
3.8.1　數位電壓信號位元（bit）數、灰階數與同時顯示色數的關係
3.8.2　彩色濾光片是用哪些步驟製作出來的
3.8.3　濾色膜製作於陣列之上的液晶模式
3.8.4　軟性液晶顯示器及其結構
3.9 液晶盒製作
3.9.1　TFT LCD 的三大製作工序
3.9.2　液晶盒的製造及其製作技術標準流程
3.9.3　如何使液晶分子取向（定向排列）
3.9.4　TFT LCD 的斷面構造
3.10 TFT LCD 模組組裝
3.10.1　偏光板的斷面構造
3.10.2　液晶模組的組裝
3.10.3　液晶模組中所使用的TAB 及其連接方式
3.10.4　利用ACF 實現液晶面板與驅動IC 間的連接
3.11 ITO 透明導電膜
3.11.1　ITO 膜為什麼具有良好的導電性？
3.11.2　利用物質中的電子運動模型解釋ITO 膜的導電率
3.11.3　ITO 膜為什麼是透明的？
3.11.4　簡單矩陣驅動的兩大問題
3.12 液晶顯示器的飛速進展
3.12.1　液晶顯示技術的四個階段
3.12.2　玻璃基板的進化—液晶顯示器產業的世代劃分
3.12.3　液晶顯示器的應用商品領域
3.12.4　薄型顯示器的競爭戰場
3.13 液晶顯示器進入市場的發展歷程
3.13.1　筆記型電腦液晶顯示器的發展過程
3.13.2　快速增長的液晶顯示器市場
3.13.3　液晶面板的透射率—如何降低液晶電視的功耗
3.13.4　圖像解析度、畫角、觀視距離的最佳配合
3.14 液晶電視的技術突破(1)—擴大視角
3.14.1　TN 型液晶視角較小的原因
3.14.2　擴大視角的幾種技術
3.14.3　多域方式和MVA 方式
3.14.4　IPS 方式和OCB 方式
3.15 液晶電視的技術突破(2)—提高相應速度
3.15.1　液晶電視提高回應速度的必要性
3.15.2　液晶結構的改善—採用OCB 和新液晶材料（鐵電性液晶）的開發
3.15.3　倍頻驅動和脈衝驅動
3.15.4　過調驅動
3.16 低溫多晶矽（LTPS）液晶
3.16.1　非晶矽、多晶矽、連續晶界矽和單晶矽的對比
3.16.2　多晶矽（poly-Si）TFT 顯示器是如何製造出來的？
3.16.3　多晶矽（poly-Si）TFT 的結構佈置
3.16.4　正在開發中的玻璃上系統（system on glass）液晶
3.17 液晶顯示器的背光源
3.17.1　液晶顯示器按照明方式的分類
3.17.2　背光源在液晶顯示器中的應用及分類
3.17.3　CCFL 背光源的組成及結構
3.17.4　背光模組中各部件的功能、構成及所用材料
3.18 LED 背光源
3.18.1　LED 背光源的採用和液晶電視的技術革新方向
3.18.2　LED 背光源在中小型顯示器中的應用
3.18.3　直下式和側置式LED 背光源
3.18.4　LED TV 背光源的發展趨勢
3.19 觸控面板的原理和分類
3.19.1　觸控面板（TP）及其工作原理
3.19.2　TP 按位置分類
3.19.3　TP 按工作原理的分類
3.19.4　觸控面板應具備的特性
3.20 3D 顯示的原理
3.20.1　紅外線掃描型觸控面板和圖像認識型觸控面板
3.20.2　超音波表面彈性波方式和聲波辨識方式觸控面板
3.20.3　3D 顯示的原理
3.20.4　各種3D 技術優劣勢解析
3.21 PDP 的原理如同螢光燈
3.21.1　螢光燈、PDP、陰極射線管發光原理的異同
3.21.2　PDP 像素放大圖
3.21.3　PDP 電漿放電的工作原理
3.21.4　PDP 放電胞的結構示意
3.22 PDP 的構成材料及功能
3.22.1　放電氣體的作用
3.22.2　PDP 用玻璃的特性
3.22.3　不含有機成分玻璃封接劑的優點
3.22.4　AC 型PDP 的構成材料及功能
3.23 PDP 面板製作
3.23.1　噴砂法製作屏蔽
3.23.2　PDP 螢光體的塗佈及燒成
3.23.3　顯示器製作工程概要
3.23.4　PDP 電視製作技術路線
思考題及練習題
參考文獻

4 半導體固態照明及相關材料
4.1 發光二極體簡介
4.1.1　何謂二極體
4.1.2　何謂光電二極體
4.1.3　何謂發光二極體（LED）
4.1.4　發光二極體（LED）的發展歷史
4.2 發光二極體的特徵
4.2.1　間接躍遷型和直接躍遷型發光二極體
4.2.2　發光二極體的特徵
4.2.3　發光二極體與白熾燈泡的比較
4.2.4　發光二極體與鹵素燈的比較
4.3 Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體LED 元件
4.3.1　雷射發光二極體的原理
4.3.2　LED 的能帶結構
4.3.3　化合物半導體中使用的元素在週期表中的位置
4.3.4　Ⅲ-Ⅴ族化合物的結構和性能參數
4.4 藍光LED 的實現技術
4.4.1　GaN MIS 磊晶層結構和早期pn 接面GaN 藍光LED 結構
4.4.2　同質接面GaN 藍光LED 結構及雙異質接面GaN 藍光LED
4.4.3　單量子阱和多量子阱LED 元件結構
4.4.4　採用通道接觸接面的LED 和低電壓InGaN/GaN LED 結構
4.5 藍光LED 中的關鍵結構—雙異質接面、緩衝層和量子阱
4.5.1　LED 元件中的雙異質接面（DH）、緩衝層
4.5.2　LED 元件中的量子阱
4.5.3　DH 結構中的能帶結構、載子濃度分佈、電流密度分佈的計算實例
4.5.4　各種不同結構的LED 示意圖
4.6 製作藍光LED 的關鍵技術
4.6.1　Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體薄膜的磊晶
4.6.2　金屬有機化合物化學氣相沉積（MOCVD）和分子束磊晶（MBE）
4.6.3　Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體的n 型摻雜和p 型摻雜
4.6.4　退火也是關鍵的一步
4.7 光的三原色
4.7.1　發光色與色度圖的關係
4.7.2　光的三原色和加法混色
4.7.3　原子的受激發射過程
4.7.4　視感度曲線—人的眼睛對綠色最為敏感
4.8 單色LED 元件結構和發光效率
4.8.1　LED 晶片的各種構造
4.8.2　綠光LED 和藍光LED 涉及的各種技術
4.8.3　最高效率的紅光LED 工作模式
4.8.4　LED 元件各種效率的定義
4.9 白光LED 元件結構和發光效率
4.9.1　多晶片型和單晶片型白光LED
4.9.2　LED 元件各種效率的定義
4.9.3　最初的白色LED 的實現方式
4.9.4　輻射量與測光量間的對應關係
4.10 白色LED 光源的實現方式及其特徵
4.10.1　白色LED 照明光源的開發歷史及進展概略（1997 ∼ 2008 年）
4.10.2　白色LED 照明光源的實現方式—LED 發光元件與螢光體組合
4.10.3　實現白色LED 發光的不同方式及其特徵
4.10.4　幾種白色LED 光源的特性及應用比較
4.11 白色LED 的發光效率和色參數
4.11.1　白色LED 的構造和發光效率的構成要素
4.11.2　InGaN/YAG 白色LED 的發光色，光譜及顯色評價指數Ra
4.11.3　CIE 色度學座標及色組合的實例
4.11.4　LED 的分光分佈實例
4.12 如何提高白色LED 光源的色品質
4.12.1　眼球構造及視神經細胞
4.12.2　白色LED 光源的優點及實現白色LED 發光的方式
4.12.3　幾種白色光源發光光譜的對比
4.12.4　幾種常用光源的發光原理
4.13 白色LED 的指向特性及LED 的應用
4.13.1　砲彈型白色LED 光源的指向特性
4.13.2　平面發光型白色LED 光源的指向特性
4.13.3　室外用大尺寸高輝度LED 顯示器
4.13.4　LED 光照溫室用於育秧和植物栽培
4.14 白光LED 光源的應用(1)—用途和市場
4.14.1　白光LED 的高效率化和向新市場的擴展
4.14.2　白光LED 用於普通照明存在的問題
4.15 白光LED 光源的應用(2)—照明光源
4.15.1　使用LED 的車載照明部位和種類
4.15.2　從傳統光源向下一代照明光源—白色LED 的轉換
4.15.3　白色LED 器具到2015 年的功耗、價格、規格目標
4.16 OLED 成功發光的關鍵—採用超薄膜和多層結構
4.16.1　關於有機EL 和OLED
4.16.2　「超薄膜」和「多層結構」是OLED 成功發光的關鍵
4.16.3　有機EL 顯示器能否推廣普及的關鍵在於材料
4.16.4　OLED 顯示器難得的發展機遇
4.17 OLED 的發光原理—載子注入、複合、激發和發光
4.17.1　電子和電洞經跳躍、遷移最終發生複合的過程
4.17.2　三階降落發出「螢光」，二階降落發出「磷光」
4.17.3　電子自旋方向決定激發狀態是單重態還是三重態
4.17.4　銥（Ir）螯合物系磷光物質對應不同波長的發光
4.18 OLED 的發光效率
4.18.1　從電洞與電子複合直到發光的過程
4.18.2　有機EL 的發光過程和發光效率
4.18.3　如何提高發光效率
4.18.4　有機EL 的能帶模型
4.19 OLED 用材料(1)—螢光材料
4.19.1　電洞輸運材料的分子結構及玻璃轉變溫度、離化勢的數值 329
4.19.2　用於有機EL 元件的代表性電子輸運材料
4.19.3　用於有機EL 元件的螢光性主（host）發光材料
4.19.4　按發光波長給出的代表性客（guest）發光材料
4.20 OLED 用材料(2)—磷光材料
4.20.1　電洞遷移率與電場強度的關係
4.20.2　有機EL 用銥（Ir）系金屬螯合物磷光發光材料
4.20.3　PLED 用次苯基二價乙烯基衍生物的分子結構
4.20.4　PLED 用聚芴衍生物的分子結構
4.21 OLED 用材料(3)—電極材料
4.21.1　小分子系被動矩陣驅動型有機EL（OLED）元件的結構
4.21.2　陽極材料—IZO 與ITO 的比較
4.21.3　高分子系有機EL 的陽極
4.21.4　陰極材料—透明陰極的發展
4.22 OLED 的彩色化方式
4.22.1　OLED 彩色化方式的比較
4.22.2　三色獨立像素方式（三色分塗方式）
4.22.3　彩色濾光片（CF）方式
4.22.4　色變換（CCM）方式
4.23 OLED 的驅動
4.23.1　矩陣方式顯示器驅動掃描方式的種類
4.23.2　被動矩陣（簡單矩陣）驅動方式
4.23.3　主動矩陣驅動方式
4.23.4　銦鎵鋅氧化物（IGZO）薄膜電晶體驅動
4.24 OLED 的製作技術(1)—製作流程
4.24.1　小分子系被動矩陣驅動型全色OLED 的製作流程
4.24.2　流程分解—前處理工程、成膜工程、封裝工程
4.24.3　利用條狀陰極屏蔽兼作光罩製作像素陣列
4.24.4　利用條狀陰極屏蔽的被動驅動OLED 元件之像素結構
4.25 OLED 的製作技術(2)—蒸鍍成膜
4.25.1　OLED 元件製作中蒸鍍成膜的特殊性
4.25.2　熱壁蒸鍍法與普通點源蒸鍍法的對比
4.25.3　利用遮擋光罩分塗RGB 三原色有機色素（用於OLED）
4.25.4　OLED 各種膜層的蒸鍍成膜
4.26 OLED 的改進—上發光型面板和全色像素
4.26.1　OLED 需要開發的技術課題
4.26.2　上發光型和下發光型面板的對比
4.26.3　SOLED 的全色像素技術與發光時間控制電路技術
4.26.4　商品化的被動驅動面板和主動驅動面板產品
4.27 OLED 將與LCD 長期共存
4.27.1　半導體顯示概念的提出
4.27.2　OLED 的技術發展現狀
4.27.3　OLED 的產業化發展現狀
4.27.4　OLED 將與LCD 長期共存
思考題及練習題
參考文獻

5 化學電池及電池材料
5.1 電池的種類及現狀
5.1.1　化學電池
5.1.2　物理電池
5.1.3　生物電池
5.1.4　實用電池應具備的條件及常用電池的特性
5.2 電池四要素和電池的三個基本參數
5.2.1　構成電池的四要素
5.2.2　電池的容量—可取出電（荷）的量
5.2.3　電池的電壓—電動勢
5.2.4　電池的電能—電池電壓與電荷量的乘積
5.3 常用一次電池
5.3.1　一次電池的（放電）特性比較
5.3.2　錳乾電池的標準放電曲線
5.3.3　鋰一次電池的結構
5.3.4　錳氧化物的各種不同晶體結構
5.4 從一次電池到二次電池
5.4.1　二次電池的工作原理
5.4.2　鉛酸蓄電池（二次電池）的結構和充、放電反應
5.4.3　主要二次電池的特徵及用途
5.4.4　各種二次電池的特性
5.5 二次電池性能的比較
5.5.1　二次電池能量密度的比較
5.5.2　二次電池的（放電）特性比較
5.5.3　已實用化的二次電池
5.5.4　開發中的二次電池
5.6 常用二次電池
5.6.1　鉛酸蓄電池
5.6.2　鎳鎘電池
5.6.3　鎳氫電池
5.6.4　鎳鋅電池
5.7 鋰離子電池的工作原理
5.7.1　各式各樣的鋰離子電池
5.7.2　鋰離子電池的充、放電反應和工作原理
5.7.3　鋰離子電池的充、放電過程
5.7.4　鋰離子電池的結構和充電特性
5.8 二次電池的開發方向
5.8.1　家電、資訊科技機器及電動汽車等對二次電池的要求
5.8.2　鋰二次電池的發展經歷
5.8.3　各種正極材料的特性
5.8.4　鋰電池負極高性能化的方法
5.9 燃料電池發展概述
5.9.1　燃料電池的發展簡史及應用概況
5.9.2　化學電池（一、二次電池）與燃料電池的基本差異
5.9.3　人體與燃料電池何其相似
5.9.4　燃料電池由氫、氧反應發電是水電解的逆過程
5.10 燃料電池的工作原理
5.10.1　燃料電池的工作原理
5.10.2　燃料電池與火力發電的比較
5.10.3　Bauru 和Toplex 燃料電池的推定圖
5.10.4　Beacon 燃料電池的誕生
5.11 燃料電池的種類
5.11.1　燃料電池的分類方法及構造
5.11.2　燃料電池的種類和特徵
5.11.3　鹼型燃料電池
5.11.4　直接甲醇燃料電池
5.12 燃料電池的發展前景
5.12.1　氫的安全容器—儲氫合金
5.12.2　工作溫度可降低的燃料電池
5.12.3　可利用煤炭的燃料電池
5.12.4　可利用廢棄物的燃料電池
思考題及練習題
參考文獻

6 光伏發電和太陽能電池材料
6.1 取之不盡、用之不竭的太陽能
6.1.1　太陽輻射發出巨大能量
6.1.2　太陽光譜
6.1.3　太陽能電池中常使用之代表材料的光吸收係數
6.1.4　太陽能電池轉換效率與材料禁頻寬的關係
6.2 太陽能電池發明已逾60 年
6.2.1　何謂太陽能電池
6.2.2　最早發表的太陽能電池
6.2.3　提高轉換效率之路並非平坦
6.2.4　沒有太陽能電池就沒有衛星和太空梭
6.3 太陽能電池的製作和光伏電力的使用
6.3.1　太陽能電池板、組件和太陽能電池陣列的製作
6.3.2　太陽能電池的使用—獨立蓄電方式和系統併網方式
6.3.3　家庭如何使用光伏電力
6.3.4　街區如何使用光伏電力
6.4 太陽能電池的核心是pn 接面
6.4.1　有光照即可發電的太陽能電池
6.4.2　半導體的價帶、導帶和禁帶
6.4.3　利用摻雜獲得n 型和p 型半導體
6.4.4　pn 接面是太陽能電池的關鍵與核心
6.5 開路電壓和短路電流
6.5.1　開路電壓與禁帶寬度的關係
6.5.2　短路電流與禁帶寬度的關係
6.5.3　能否製成轉換效率為100% 的太陽能電池
6.5.4　太陽能電池按種類所占的份額及元件轉換效率的比較
6.6 「矽是上帝賜給人的寶物」
6.6.1　矽石經由電弧爐還原成金屬矽
6.6.2　改良西門子法生產高純度多晶矽
6.6.3　太陽能電池元件是如何製造出來的—晶矽太陽能電池的生產流程
6.6.4　矽片表面的加工
6.7 太陽能電池的種類和轉效率
6.7.1　太陽能電池按材料體系的分類
6.7.2　太陽能電池元件的種類和基本結構
6.7.3　太陽能電池轉換效率的現狀
6.7.4　太陽能電池轉換效率的現狀
6.8 晶矽太陽能電池
6.8.1　單晶矽和多晶矽太陽能電池
6.8.2　太陽能電池片（cell）製造
6.8.3　晶矽太陽能電池的優點和缺點
6.8.4　市售晶矽太陽能電池的產品鏈和價格構成
6.9 非晶矽薄膜太陽能電池
6.9.1　薄膜矽太陽能電池
6.9.2　非晶矽及微晶矽的結構
6.9.3　電漿增強化學氣相沉積法（PECVD）生產薄膜矽
6.9.4　薄膜矽太陽能電池的製作方法和構造
6.10 串結矽薄膜太陽能電池
6.10.1　串結型（tandem）薄膜太陽能電池
6.10.2　提高串結型薄膜太陽能電池轉換效率的措施
6.10.3　HIT 太陽能電池與傳統晶矽太陽能電池的比較
6.10.4　HIT 太陽能電池的結構及性能參數
6.11 聚光型和多串結型太陽能電池
6.11.1　球狀矽太陽能電池
6.11.2　聚光型太陽能電池
6.11.3　多接面型太陽能電池
6.11.4　太空用太陽能電池
6.12 正在開發的第三代和第四代太陽能電池
6.12.1　第三代太陽能電池—有機太陽能電池的開發現狀
6.12.2　染料敏化（色素增感）太陽能電池的工作原理
6.12.3　有機半導體薄膜太陽能電池的工作原理
6.12.4　第四代太陽能電池—量子點太陽能電池的工作原理
6.13 有機半導體薄膜太陽能電池
6.13.1　採用漿料塗佈技術製作有機薄膜太陽能電池
6.13.2　有機半導體薄膜太陽能電池的元件結構和預計的轉換效率
6.13.3　高轉換效率的超階層奈米結構和相應材料
6.13.4　有機半導體薄膜太陽能電池的開發目標和應用前景
6.14 可攜式裝置用太陽能電池
6.14.1　不需要更換電池的電子計算機和電子手錶
6.14.2　安裝在居家屋頂上的太陽能電池
6.14.3　在窗戶上也可使用的透明太陽能電池
6.14.4　既輕又薄，特別是能摺疊彎曲的軟性太陽能電池
6.15 深山、離島用太陽能電池
6.15.1　設置於農田、牧場及自來水廠之上的太陽能電池
6.15.2　燈塔用及深山中安裝的太陽能電池
6.15.3　發展中國家用及安裝在沙漠中的太陽能電池
6.15.4　綠色環保型太陽能汽車
6.16 光伏發電的產業化現狀和發展前景
6.16.1　世界光伏發電的新增安裝量和累積安裝量
6.16.2　住宅用光伏發電系統的價格和價格組成
6.16.3　促進太陽能光伏發電的各國優惠政策
6.16.4　世界太陽能電池企業的大浪淘沙
6.17 光伏發電將改變人們的生活
6.17.1　沙漠將成為世界能源供應基地
6.17.2　24 小時都能發電的太陽能電池
6.17.3　分散型能源有哪些好處
6.17.4　改變人們生活的太陽能電池
6.18 太陽能電池的品質保證
6.18.1　太陽能電池的壽命有多長
6.18.2　真能做到無故障嗎？
6.18.3　不需要掃描清潔嗎？
6.18.4　能承受颱風暴雨、冰雹雷電、嚴冬酷暑
6.19 光伏發電仍有潛力可挖
6.19.1　非朝向太陽也能正常發光
6.19.2　對於獨立式供電系統來說，貯電裝置必不可少
6.19.3　太陽能電池的循環利用
6.19.4　太陽能光伏發電與國際合作
思考題及練習題
參考文獻

7 核能利用和核材料
7.1 核爆炸和核反應器的原理
7.1.1　天然的核反應器
7.1.2　核爆炸原理
7.1.3　核反應器原理
7.1.4　核能利用現狀
7.2 鈾濃縮
7.2.1　濃縮度與臨界量
7.2.2　鈾濃縮法(1)—氣體擴散法
7.2.3　鈾濃縮法(2)—離心分離法
7.2.4　鈾濃縮法(3)—原子雷射法
7.2.5　鈾濃縮法(4)—分子雷射法
7.3 核反應器的種類及其結構
7.3.1　核反應器的種類
7.3.2　壓水堆
7.3.3　沸水堆
7.3.4　輕水堆的安全性
7.4 熱中子堆中鈽（Pu）的使用
7.4.1　鈽熱（Plu Thermal）堆的原理
7.4.2　MOX 核材料
7.4.3　兩種核燃料的使用對比
7.4.4　採用MOX 核材料的好處
7.5 快速增殖堆
7.5.1　熱中子堆和快中子堆
7.5.2　高速增殖堆與輕水堆的比較
7.5.3　利用高速增殖堆實現鈽燃料的增殖
7.5.4　高速增殖堆（FBR）的結構
7.6 核燃料循環
7.6.1　核燃料的循環路徑
7.6.2　核燃料棒的構造
7.6.3　核燃料棒的後處理工程
7.6.4　核燃料棒的安全隱患
7.7 輻射能和輻射線
7.7.1　輻射能和輻射線的定義
7.7.2　放射性核素
7.7.3　輻射線對人的危害
7.8 「3.11」東日本大地震福島核電廠事故分析
7.8.1　強震緊急停堆後所有水冷系統失靈
7.8.2　核餘熱及衰變產生的熱量，足以使燃料元件熔化
7.8.3　高溫熔體穿透壓力殼
7.8.4　高放射性核燃料透過壓力殼洩漏到地面、海水乃至空氣中
7.9 典型核電廠事故分析
7.9.1　國際核事故分級
7.9.2　美國三哩島核事故
7.9.3　前蘇聯車諾比（Chernobyl）核事故
7.10 核融合和融合能的應用
7.10.1　自然的太陽和人造太陽
7.10.2　雷射慣性約束核融合
7.10.3　磁慣性約束核融合
7.10.4　核融合反應器的結構和融合能應用前景
思考題及練習題
參考文獻

8 能量、信號轉換及感測器材料
8.1 能量、信號轉換與感測器
8.1.1　能量轉換現象及應用舉例
8.1.2　感測器的定義
8.1.3　感測器的分類
8.1.4　感測器的組成及重要性
8.2 代表性感測器
8.2.1　代表性感測器一覽
8.2.2　檢出媒體和採用的元件及單元
8.2.3　對感測器要求的各事項
8.2.4　控制用感測器概要
8.3 光感測器概述
8.3.1　電磁波的波長範圍及可能在感測器中的應用
8.3.2　可用於光感測器的光電效應
8.3.3　光感測器的分類
8.3.4　紅外線的波長範圍及效能
8.4 磁感測器及材料
8.4.1　磁場的量級及相應的感測器
8.4.2　磁感測器的種類
8.4.3　霍爾效應感測器
8.4.4　MR 元件及磁致電阻感測器
8.5 振動感測器
8.5.1　音響振動頻率及其特徵
8.5.2　超音波的應用領域及其製品
8.5.3　壓電效應和逆壓電效應
8.5.4　空中超音波感測器的構造
8.6 壓力感測器及材料
8.6.1　壓力感測器的種類
8.6.2　壓力檢出裝置及檢出範圍
8.6.3　半導體壓力感測器的主要用途
8.6.4　擴散型半導體壓力感測器的原理構造
8.7 溫度感測器及材料
8.7.1　溫度感測器的種類
8.7.2　各種溫度感測器的測溫範圍
8.7.3　熱敏電阻的種類及其特種
8.7.4　熱釋電材料及其應用
8.8 光感測器應用實例(1)
8.8.1　遙控器中使用的紅外線感測器
8.8.2　條碼讀數器
8.8.3　CCD 圖像感測器
8.8.4　旋轉編碼器
8.9 光感測器應用實例(2)
8.9.1　紅外線照相機
8.9.2　利用光阻斷器的感測器
8.9.3　物體感測器的基本原理
8.9.4　雷射印表機工作原理
8.10 智慧感測器和舒適材料學
8.10.1　生物感測器的原理
8.10.2　智慧材料
8.10.3　智慧感測器
8.10.4　舒適材料學的基本構成
思考題及練習題
參考文獻

9 電磁相容—電磁遮罩及RFID 用材料
9.1 電磁波及其傳播方式
9.1.1　電磁波按頻率的劃分及電磁波的應用
9.1.2　電磁波的傳播方式
9.1.3　衛星通信和衛星全球定位系統的工作頻率為什麼要超過1GHz ？
9.2 電磁波及電磁波吸收體
9.2.1　常用電磁波的頻率、用途及特徵
9.2.2　電磁波吸收體
9.2.3　電磁波吸收體的應用領域
9.3 電磁干擾（EMI）和電磁相容性（EMC）
9.3.1　EMC、EMI 和EMS
9.3.2　EMC 的國際標準和國際機構
9.3.3　電磁屏蔽的分類及電磁屏蔽的效果
9.3.4　電磁波吸收材料的分類
9.4 電磁屏蔽及電磁屏蔽材料
9.4.1　電磁屏蔽的分類
9.4.2　屏蔽效果基準
9.4.3　抗雜訊元件
9.4.4　電波暗室
9.5 吸波材料和電波暗室
9.5.1　吸波材料的應用
9.5.2　吸波材料按其損耗機制分類
9.5.3　吸波材料按其形狀的分類
9.5.4　EMC 用電波暗室
9.6 隱形材料
9.6.1　何謂隱形材料
9.6.2　隱形材料的作用
9.6.3　各類隱形材料
9.6.4　奈米複合隱形材料的最新發展
9.7 電磁輻射的應用(1)—可見光
9.7.1　由激發引起自然發射的原理
9.7.2　自然光（太陽光）的色散
9.7.3　發光光源的波長及其色溫度
9.7.4　螢光燈的發光過程
9.8 電磁輻射的應用(2)—紫外線、紅外線、微波
9.8.1　紫外線的分類及特徵
9.8.2　影像增強管的工作原理
9.8.3　隱蔽相機和微膠囊相機
9.8.4　微波用於安檢
9.9 電磁輻射的應用(3)—RFID 的工作原理
9.9.1　IC 卡的構造體系和RFID 技術的發展歷程
9.9.2　接點型IC 卡和非接觸IC 卡
9.9.3　非接觸IC 卡的種類及通信距離
9.9.4　非接觸IC 卡的構成
9.10 電磁輻射的應用(4)—RFID 的製作及應用
9.10.1　非接觸IC 卡的電路構成方塊圖
9.10.2　RFID 天線線圈的製作方法
9.10.3　RFID 標籤的利用領域
9.10.4　採用ETC 的不停車通過收費系統
9.11 雷射的發明
9.11.1　紅寶石雷射振盪器
9.11.2　「雷射」的名稱來源
9.11.3　自然光和雷射
9.11.4　雷射發明的七大功臣
9.12 雷射用於通信
9.12.1　半導體雷射
9.12.2　光纖通信
9.12.3　雷射和太陽光的差異
9.12.4　雷射光束是雙刃劍
9.13 雷射用於美容和手術
9.13.1　各種雷射的波長範圍及其相應名稱
9.13.2　雷射已廣泛應用於各種不同領域
9.13.3　雷射美容
9.13.4　雷射手術
9.14 雷射用於加工和測量
9.14.1　雷射鑽石打孔
9.14.2　雷射測量地球—月球之間的距離
9.14.3　利用雷射消除危險的雷電
9.14.4　雷射緩解地球暖化
9.15 雷射武器
9.15.1　雷射雷達及用雷射破譯雷達
9.15.2　雷射誘導炸彈
9.15.3　雷射武器
9.15.4　隱形飛機
9.16 雷射的發展前景
9.16.1　雷射核融合
9.16.2　雷射太空送電
9.16.3　雷射三維成像
9.16.4　夢寐以求的X 射線雷射
思考題及練習題
參考文獻

10 環境友好和環境材料
10.1 地球環境的惡化和環境友好型社會的創建
10.1.1　人口、資源、環境
10.1.2　地球溫暖化
10.1.3　陸地荒漠化
10.1.4　世界各國對策
10.2 資源匱乏、能源枯竭與環境被害
10.2.1　能源、環境、經濟三大問題（三連環）
10.2.2　世界一次能源的超長期預測
10.2.3　溫室效應氣體排放和減排措施
10.2.4　酸雨的形成機制
10.3 環境污染事件和世界環境保護法規的進展
10.3.1　環境被害的惡性循環
10.3.2　鉛從帶焊料的印刷電路板到攝入人體的路徑
10.3.3　歷史上重大的化學物質環境污染事故
10.3.4　世界環境保護法規的進展
10.4 WEEE 指令的制定及其內涵
10.4.1　WEEE 指令的附件IA 和IB（ANNEX IA and ANNEX IB）的回收處理
10.4.2　附件Ⅱ（ANNEX II）中的分離處理
10.4.3　WEEE 指令中按不同種類的再生率和再生循環利用率
10.4.4　歐洲關於循環再利用用語的定義
10.5 RoHS 指令對有害物質的禁用
10.5.1　RoHS 規則適用範圍判斷樹
10.5.2　環境影響物質一覽表
10.5.3　特定有害物質的危害
10.5.4　禁止使用的特定溴系阻燃劑
10.6 可再生能源(1)
10.6.1　自然能源和新能源
10.6.2　水力發電
10.6.3　太陽能光伏發電
10.6.4　太陽熱能利用
10.7 可再生能源(2)
10.7.1　風能利用
10.7.2　海洋能利用
10.7.3　地熱利用
10.7.4　生物能利用
思考題及練習題
參考文獻