破陶瓷「硬」象 交大研發雲母基板

【記者阮怡婷綜合報導】從傳統的瓷器到現代的矽晶圓、藍寶石基板等,皆是擁有堅硬、穩定、耐高溫、易碎等特色的陶瓷材料。由國立交通大學材料科學與工程學系所教授朱英豪所引領的團隊,打破傳統陶瓷材料的應用,研發出新型雲母透明基板,讓陶瓷材料可彎曲。

雲母有別於一般陶瓷材料,屬於二維層狀結構,朱英豪形容雲母就像千層派,能層層撕下直至厚度僅約一根頭髮寬。團隊成員、國立清華大學電子所博士生馬俊皓說:「此時雲母基板就像是一疊A4紙般能夠彎曲滑動。」因此將雲母的表層清洗,做適當處理後即能成為可彎的雲母基板。

「雲母基板的兩大特性為透明和可彎曲,光這兩點就可以有很多發展空間。」朱英豪舉例,若整棟大樓玻璃都置換為以透明導電雲母設計的太陽能玻璃,就可打造出綠建築。另外雲母基板可彎的特性,也能製造成多功能的可彎電子元件,如穿戴式裝置或可撓式裝置等。

比起一般矽晶圓元件,可彎的雲母基板能大幅降低應用上的限制。朱英豪表示,過去雲母大多僅應用於玻璃、窗戶等硬體,並沒有人想到可以利用雲母的層狀結構製作薄片基板,作為置放電子元件的材料,因此他獨創「雲母電子學」,意指將雲母材料應用於電子元件製造。

馬俊皓表示,團隊在研發過程中發現樣品的品質及穩定性極佳,能與市面上的商品匹敵,再加上柔性電子市場規模預估在民國113年增長至870億美元(約新台幣2兆6025億元),因此團隊目前正大力推廣雲母基板的應用,如感測器、記憶體、太陽能電池等,期望雲母電子學能開發出相當的市場價值。

使用雲母基板製成可彎的電子元件,基板上的紋路是一般做電性量測時所使用的電路圖。 圖/馬俊皓提供

使用雲母基板製成可彎的電子元件,基板上的紋路是一般做電性量測時所使用的電路圖。 圖/馬俊皓提供

雲母基板薄如一跟髮的寬度時,即可輕易彎曲且呈透明色,雲母電子學即使用該薄片結合電子元件。 圖/馬俊皓提供

雲母基板薄如一跟髮的寬度時,即可輕易彎曲且呈透明色,雲母電子學即使用該薄片結合電子元件。 圖/馬俊皓提供