﹤半導體﹥利用超臨界流體處理二維無機化合物構造及其方法

國立高雄大學/馮瑞陽教授、林宏殷教授

 解決痛點 

本技術結合「選擇性蝕刻」與「超臨界CO₂流體處理」:把一種「像一疊超薄紙」的材料(二維材料)先開出微小縫隙,再用超臨界二氧化碳把其縫隙撐大,讓材料結產生很多筆直好走的小通道,讓其雜質更少,電、熱、離子或水/氣體都更容易通過。
該項技術可直接用於能源、膜分離、導電/屏蔽塗層等應用。
相較傳統僅以酸蝕刻、長時間水洗與高溫乾燥的流程,本技術能深入細小縫隙「把路撐開、把髒汙帶走」,縮短清洗時間、降低殘留氟/鋁等雜質,同時在溫和條件下維持材料結構完整性,利於量產導入。
相較傳統僅以酸蝕刻、長時間水洗與高溫乾燥的流程,本技術能深入細小縫隙「把路撐開、把髒汙帶走」,縮短清洗時間、降低殘留氟/鋁等雜質,同時在溫和條件下維持材料結構完整性,利於量產導入。
為什麼比現有方法好

  • 更均勻:超臨界CO₂ 能鑽進極細微縫,整塊材料效果一致。
  • 更溫和:不用高溫猛處理,材料不容易被傷到。
  • 更有效率:清洗更快、流程更短。
  • 更友善:化學藥水用量與廢水減少,CO₂ 可循環使用。
  • 更好量產:流程像積木(處理→清洗),容易放大到產線

 技術簡介 

1.核心技術原理
該技術分為兩階段處理:首先將二維無機材料進行初步蝕刻;隨後引入二氧化碳超臨界流體 (SCCO2)。利用超臨界流體的高滲透特性,輔助蝕刻材料(如氫氟酸)進入材料層間,並在壓力釋放時產生「發泡效應」,促使結構膨脹並展開。
2.解決的關鍵問題

  • 製程耗時過長:傳統濕式蝕刻需 24 小時以上仍難完全分層,本技術縮短至 2 到 6 小時。
  • 藥劑用量大:傳統方法需大量高濃度化學藥劑,本技術能以較低用量達成更佳效果。
  • 材料分層不均:傳統製程易殘留塊狀結構,超臨界處理能形成顯著且均勻的「手風琴狀」分層構造。

3.技術價值與優勢

  • 提升品質:X光繞射 (XRD) 分析顯示,此法處理後的材料晶體特徵更鋒利,材料品質優於傳統方法 。
  • 精準控制:研究證實 4 小時 為最佳處理時間,可獲得最低的鋁元素比例而不損害鈦基體 。
  • 環保與安全:減少化學藥劑使用,簡化作業並提升實驗室安全性。

4.產業應用領域
本技術生產的高品質二維材料,適用於 半導體、超級電容器儲能、海水淡化及電磁干擾屏蔽等領域。

 應用案例 

1.能源儲存:超級電容、鋰/鈉/鋅電池電極—充放更快、循環更穩。
2.導電/屏蔽與散熱:EMI 屏蔽薄膜、導電塗層、熱傳導界面材料— 更薄更導電、散熱更有效。
3.水處理/分離膜:層間孔道可調,通量與選擇性兼顧,用於脫鹽、染料/重金屬去除、氣體分離。
4.感測/催化:更多有效位點,提升電化學感測與催化效率。

 相關連結 

 專利名稱證號 

馮瑞陽;林宏殷;李玫樺;王俊閎;方璽竣;
利用超臨界流體處理二維無機化合物構造及其方法,中華民國專利I903293,2025/11/01 - 2043/11/30

 技術產學合作或技轉單位 

 獲獎紀錄 

 技術聯絡人 

國立高雄大學 李雨謙專任助理

連絡電話:07-5916639

聯絡信箱:vivianlee@nuk.edu.tw