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電子元件都硬邦邦沒彈性?輕如羽毛又可揉捏的電子感測器在這裡啦

活躍星系核_96
・2019/06/27 ・1621字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

  • 作者:蕭其峯、李昊璁、張哲維

在現代生活中,我們的周圍充滿各式各樣的電子元件。根據著名的摩爾定律預測,電子元件的體積會隨著時代的進展越來越小,甚至可以微小化植入人體中。但是電子元件若要在人體上應用,除了體積之外,另外一個重要的考量就是柔軟度。若材質是軟性且無異物感,便十分適合應用於人體等生物醫學之中。而現今的技術,電子裝置不僅可以做到可彈性變形,甚至還可以嵌合到口腔內部囉!

又軟又輕薄的電子感測器

(a)東京大學染谷隆夫等人開發的有機電子薄膜感測器示意圖(b)其輕薄程度可與羽毛相比較(c)可像紙般揉捏摺疊的電子感測器。圖/Kaltenbrunner et al, 2013

這次由東京大學工學系研究科教授染谷隆夫(Takao Someya)等人開發的有機電子薄膜感測器。上圖(a)為這項電子感測器的示意圖,是一個十分具有彈性的薄膜(塑性材料),上面包含12×12個像素的感應器。電子感測器有諸多應用,可以作為壓力(觸覺)感測、溫度感測器,現行市面上的的壓力、溫度感測器都是以堅硬材質製成。

有機電子薄膜感測器的輕薄程度甚至可以媲美羽毛,能用比羽毛更緩慢的速度降落到地面上。並同時具有最小達 2μm的極薄厚度,更早之前的技術僅能將這樣的電子感測器做到厚度 25μm,技術上有許多突破。

上圖(c)即是實際電子感測器揉捏後的照片,經過揉捏仍能正常運作,而這項以前技術中不存在的力學性質,使得利用這項技術生產出來的物件適用範圍更廣。因為具有可任意變形的特性,這個電子感測器可以貼合任意形狀的物體,甚至是貼合人體。不難想像,如果可以貼合人體皮膚,搭配上重量輕盈以及彈性舒適等等優點,這樣的裝置非常適合應用於生物醫學、運動科學等領域,進行許多監測或調控。

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薄膜電晶體製造技術的突破

薄膜電晶體 (TFT) 的主要材料,相對於傳統電晶體多用矽,這裡主要使用DNTT(一種有機化合物)[註1]圖/Kaltenbrunner et al, 2013
為發揮更大的應用價值,一般希望將薄膜電晶體(thin film transistor ,以下簡稱TFT)製作得越輕薄越好。原先的製程上必須在薄膜電晶體上多鋪一層「平坦化膜」讓粗糙的基板變得光滑,因為電介質的厚度是奈米尺度,如果表面過度粗糙易影響薄膜電晶體在製程上的成長,然而塗上「平滑化膜」使得整體厚度加厚了。

比起舊技術來說,新技術省略了「平坦化層」,讓這層增加厚度的兇手消失了,厚度得以從 25μm 下降到 2μm。然而,要讓電子元件做到更薄的厚度,其突破關鍵在於直接氧化部分閘極端的鋁金屬作為電介質,因為金屬氧化物會有很乾淨的平坦面,如此一來便可省略平坦化膜。

優秀的材料性質:

  1. 抗折、抗揉捏,折疊半徑(bending radius)小達 5μm,韌性十足
  2. 抗拉伸,承受 233% 的拉伸應變(tensile strain)
  3. 可承受反覆多次的拉伸,經 200 次的拉伸,性質的改變小於 4%
  4. 耐高溫,可達攝氏 170 度
  5. 耐鹽,可以承受生理食鹽水的浸泡長達二週的時間
應用於生物醫學作為人體的健康感測裝置。

這種有機電子薄膜能耐高溫,又可承受生理食鹽水的浸泡。集合上述許多優點特性,包括對不同環境條件的適應能力(例如不同的溫度、鹽分)、超輕薄的體積和質量,且具有韌性的力學性質,還能直接黏貼於待測表面(例如直接黏貼或包裹在人體的肌膚上,進行溫度感測),使得這項電子元件能應用的範圍十分廣泛,諸如生物醫學、健康管控、機器人等等。

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  • 本文源自於臺灣大學物理學系電子學的課程報告,感謝朱士維教授與程暐瀅助教的協助。

 

  • 註1:本次介紹的薄膜電晶體主要使用DNTT為形成通道(channel)的地方,其他零件的材質如下:閘極(gate):鋁(Al);源極(drain)、汲極(source):金(Au);基板substrate:PEN(一種塑膠);閘極端的電介質:共兩層,鋁的氧化物層和SAM層(單層的磷酸分子)。

參考資料

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3351字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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半導體晶片的微小奇蹟:原子層沉積技術(ALD)
PanSci_96
・2024/09/02 ・1842字 ・閱讀時間約 3 分鐘

在半導體技術的快速進步中,晶片的製造已經達到了前所未有的微小尺度。當今的晶片不僅需要高度集成,還要求每層薄膜的厚度縮小至僅有幾層原子厚。這樣的挑戰驅使半導體產業不斷探索新技術,如環繞式閘極、3D 封裝以及極紫外光(EUV)曝光技術等。

然而,這些技術的成功依賴於一個至關重要的基礎步驟:製作極其薄的材料層,而這正是原子層沉積(ALD)技術的核心所在。

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

為什麼需要如此精細的薄膜製程?

半導體製造是一個高度複雜的過程。晶片的每一層都需要精確的材料沉積,以確保其功能和性能。在半導體產業中,即便是台積電這樣的領先企業,也無法單獨完成所有製程。從晶圓到光阻劑、曝光機等材料和設備,都需要來自全球各地的供應商。這樣的龐大產業鏈反映了製造晶片的難度,正如著名科學家石神千空所言,半導體製造猶如「地獄級」的挑戰。

在半導體製程中,微影製程是核心技術之一。微影製程的基本概念是將一層層材料「蓋」在晶圓上,通過沉積、曝光和蝕刻三個步驟,逐步構建出完整的晶片。首先,工程師會在晶圓上製造一層絕緣層,然後進行沉積,添加所需材料(如絕緣體、半導體或金屬層)。接著,塗上一層光阻劑,並通過曝光技術(例如 EUV 極紫外光曝光機)刻出所需圖案。最後,進行蝕刻,去除未被保護的材料,留下圖案。這個過程會重複進行,以構建出複雜的結構。

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薄膜技術的挑戰

在製造薄膜時,選擇合適的技術是至關重要的。薄膜製程大致分為物理和化學兩大類。物理方法包括蒸鍍、濺鍍和分子束磊晶等,而化學方法則有化學氣相沉積(CVD)和化學液相沉積等。在半導體行業中,化學氣相沉積(CVD)是一種常見的薄膜製程技術。CVD 過程中,氫氣、氬氣等載氣將原料氣體帶入反應室,經過化學反應後,材料會在基板上沉積成膜。

然而,隨著半導體技術的進步,晶片結構變得更加複雜,例如從平面電晶體到現今的 FinFET 鰭式場效電晶體,再到 GAA 環繞式閘極電晶體。這些複雜的結構對薄膜技術提出了更高要求。CVD 在處理這些結構時可能會遇到困難,尤其是在高精度和均勻度方面。這時,原子層沉積(ALD)技術便成為了解決這些問題的關鍵。

隨著晶片技術進步,晶片複雜的結構對薄膜技術有了更高要求。圖/envato

ALD 技術的原理與優勢

原子層沉積(ALD)是一種改進的化學氣相沉積技術,它將沉積過程分為兩個步驟。首先,注入第一前驅物,與基板表面反應。此階段需確保前驅物只與基板產生反應,形成一層原子厚的薄膜。當表面飽和後,注入第二前驅物,與已附著的前驅物反應,形成目標材料,完成薄膜的製程。

例如,製作氧化鋅薄膜時,第一前驅物是二乙基鋅。二乙基鋅在基板上反應後,會形成一層單分子厚的二乙基鋅。隨後,用氬氣沖洗掉多餘的前驅物,再通入水,水與二乙基鋅反應,生成氧化鋅。這樣的過程能確保薄膜的厚度均勻且精確。

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ALD 技術的主要優勢在於其能夠精確控制薄膜的厚度,即使在非常複雜的結構中,也能確保每一層薄膜達到預期的厚度。這使得 ALD 在製造先進的半導體元件中具有不可替代的地位。

ALD 的未來與 ASM 的角色

ALD 技術自 1977 年由芬蘭材料學家圖奧莫.松托拉開發以來,已經歷經了近 50 年的發展。1999 年,松托拉將 ALD 技術出售給荷蘭半導體設備公司 ASM,這使得 ALD 技術得以在 ASM 的支持下持續進步。ASM 目前在 ALD 市場中擁有超過 55% 的市場份額,這反映了 ALD 技術的重要性和廣泛應用。

隨著半導體技術的不斷進步,ALD 技術也在不斷演化。除了傳統的 ALD 技術,電漿增強型 ALD(PEALD)也逐漸成為新興技術。PEALD 通過電漿技術來提高反應效率,解決了 ALD 在某些情況下反應率不足的問題。這使得 PEALD 能夠更好地應對複雜的薄膜製程需求。

原子層沉積技術(ALD)在半導體製程中扮演了至關重要的角色。隨著技術的不斷進步,ALD 技術已經能夠應對更加複雜的製程要求。ASM 作為 ALD 技術的領導者,不斷推動技術創新,以維持在半導體產業中的領先地位。面對未來,ALD 技術必將繼續發揮重要作用,推動半導體技術向更高的精度和性能邁進。

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PanSci_96
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從真空管到晶片:科技革命的關鍵里程碑
數感實驗室_96
・2024/05/25 ・670字 ・閱讀時間約 1 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

奇幻故事中常見的魔法石可以輸出源源不絕的能量,其實在現實生活中的 20 世紀末期,人類真的發明了魔法石!

想像一下,手機開啟視訊,可以看到遠方的景色和親友,這不就像遙視、千里眼嗎?或者問 AI 上網查資料,就像內建大賢者。連開手電筒都像是探索地底迷宮的照明法術一樣!這些譬喻讓我們意識到,許多看似理所當然的科技實際上就像魔法一樣神奇。

晶片的原理

晶片進行的是邏輯運算,就像我們做的數學計算一樣。它裡面有許多微小的電子元件,類似於樂高積木一樣,用來進行各種運算。過去的電子元件是大型真空管,後來發明了電晶體,但仍需大量使用。直到有人提出了積體電路的概念,將許多電晶體整合在一起,這才開啟了晶片時代。

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從真空管到奈米晶片,科技的進步無所不在。現代的魔法石就是這些晶片,它代表著工程師的智慧和創造力。科技或許是一種新型的魔法,由無數工程師代代相傳,用理性和創意塑造出來。所以,現代的魔法並非來自大自然或神秘的力量,而是來自人類的智慧和努力。

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更多、更完整的內容,歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab的 youtube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

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數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 55 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/