現代科技簡介 Introductory Modern Technology

掃描穿隧式顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope,STM)儀器架構

掃描穿隧式顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope,STM)儀器架構
國立臺灣師範大學物理系曾鈺潔碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

掃描穿隧式顯微鏡(STM)為何可以利用探針與樣品間的距離來顯示樣品表面影像,已在本討論區的文章–『掃描穿隧式顯微鏡原理』中說明,在此將對實際儀器架構的內容加以解說。
掃描穿隧式顯微鏡架構的示意圖如下。(圖片來源:維基百科)

掃描穿隧式顯微鏡原理

掃描穿隧式顯微鏡原理 (Scanning Tunneling Microscope,STM)
國立臺灣師範大學物理系曾鈺潔碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

 

掃描穿隧式顯微鏡 (STM) 是利用量子穿隧效應 (quantum tunneling effect) 探測晶體表面原子結構的儀器。其發明的原由皆在本站文章–「顯微鏡發展歷史–掃描穿隧式顯微鏡的誕生」中陳述;此文將進一步討論掃描穿隧式顯微鏡的設計原理。

顯微鏡發展歷史–掃描穿隧式顯微鏡的誕生

顯微鏡發展歷史–掃描穿隧式顯微鏡的誕生 (Scanning Tunneling Microscope,STM)
國立臺灣師範大學物理系曾鈺潔碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

掃描穿隧式顯微鏡(STM)是利用量子穿隧效應(quantum tunneling effect)探測晶體表面原子結構的儀器。由格爾德‧賓寧(Gerd Binnig)及海因里希‧羅雷爾(Heinrich Rohrer)在1981年於瑞士蘇黎世的IBM蘇黎世實驗室(IBM Zurich)發明,因其解析度可達次原子尺度,使兩位發明者榮獲1986年的諾貝爾物理學獎。

你家的液晶顯示器可以產生多少種顏色呢?

你家的液晶顯示器可以產生多少種顏色呢
國立苑裡高級中學物理科王建揚老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

網路上billylinw︰『現在流行彩色手機,常聽到65536色、4096色、26萬色、256色。不過,很少聽到電腦的色彩是幾色耶!不知道要怎麼查耶!』
lamina︰『目前大概就是這樣吧….
在桌面按右鍵選內容點設定值,這樣就可以看到你目前選用的色彩解析
-16 位元 => 65536 色
-24 位元 => 1677 萬色(全彩) 』
REI︰『再請教一個問題…
電腦顯示的顏色…是看顯示卡還是顯示器…
像我的顯示卡可以到32位元..
但LCD顯示器只有到24位元…
另外…據說24位元是肉眼辨識的極限… 』

上而下

上而下 (Top down)
臺中縣立新社高級中學物理科陳俊清老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編

在奈米製造技術上,基本上可分成兩大主流,Top down與Bottom up,Top down是藉由加工的極細微化,控制塊材能由大而小雕塑的技術,Bottom up是藉由操控原子及分子,由小而大開發奈米新材料的技術,兩者均有其擁護者。

自潔功能〈Self clean function〉

自潔功能〈Self clean function〉
台中縣立新社高級中學物理科陳俊清老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

所謂自潔功能,是指當灰塵等污染物沾到物體的表面時,可藉由天然雨水的沖刷,不需人工清洗,就可保持表面的清潔,我們稱其具有自潔能力。

「蓮之出淤泥而不染,濯清廉而不妖,中通外直,不蔓不枝,香遠益清,亭亭淨植,可遠觀而不可褻玩焉」,蓮葉上頭之所以有著乾淨的表面,是來自於它本身的自潔能力,蓮花葉片上具有許多細小之纖毛,使得滴落於葉面上之水珠與其之接觸角(contact angle)大於 $$140$$ 度且使水不沾附於葉面而形成小水珠,這就是蓮葉表面的超疏水(superhydrophobicity)性質。

由下往上〈Bottom up〉

由下往上〈Bottom up〉
台中縣立新社高級中學物理科陳俊清老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

在奈米製造技術上,基本上可分成兩大主流,Top down 與 Bottom up,Top down 是藉由加工的極細微化,控制塊材能由大而小雕塑的技術,Bottom up 是藉由操控原子及分子,由小而大開發奈米新材料的技術,兩者均有其擁護者。

蓮花效應〈Lotus effect〉

蓮花效應〈Lotus effect〉
台中縣立新社高級中學物理科陳俊清老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

「蓮之出淤泥而不染,濯清廉而不妖,中通外直,不蔓不枝,香遠益清,亭亭淨植,可遠觀而不可褻玩焉」,蓮葉上頭之所以有著乾淨的表面,是來自於它本身的自潔能力,雨水落於上之所以形成水珠,是來自於水珠的表面張力大於與蓮葉接觸面間的附著力,但是這兩種現象都是歸咎於蓮花效應的展現。

摩爾定律

摩爾定律 (Moore’s Law)
臺中縣立新社高級中學物理物理科陳俊清教師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

當初由半導體專家 Gordon E. Moore 提出的摩爾定律,這個理論預言了電腦爆炸性的發展,歷經四十多年的考驗,依然屹立不搖,也壓迫著成千上萬科學園區的工程師要絞盡腦汁讓這個理論繼續為真,為客戶提供體積更小、速度更快、功能更強大的電子產品、也為公司創造更大的商業利益。這項被稱為摩爾定律的預測法則,促使現代科技產品普遍推廣至世界每個角落,如今更成為科技快速變遷的代名詞。

III-V族化合物半導體在光電元件中的應用

III-V族化合物半導體在光電元件中的應用
國立彰化師範大學光電科技研究所林祐仲教授/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

III-V族化合物半導體絕大部分屬於直接能隙半導體,不同於間接能隙之矽半導體。所謂直接能隙半導體則指電子從導帶底部掉落至價帶頂端,只產生能量的變化,此能量大約等於導帶底部與價帶頂端之能量差稱為該半導體之能隙,然而間接能隙半導體則指電子從導帶底部掉落至價帶頂端時,除能量的變化外,還包括晶體動量的改變,兩者之簡易能帶架構顯示於圖一。

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