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一種用於氧化鎵微結構陣列切割的非等能量雙電阻電容放電電源研製

為了解決Serena e power 換 電的問題，作者陳世耀 這樣論述：

本研究旨在開發一種「非等能量雙電阻電容放電電源」，並應用於氧化鎵高深寬比微細結構陣列的加工研究。氧化鎵係由氧原子與鎵原子化合而成的寬能隙半導體材料，廣用於高功率元件，具高硬度與高脆性，不易切削加工，目前多以蝕刻方式成形，但蝕刻速度慢，且不易成形高深寬比結構。寬帶隙材料可降低能耗，降低能耗不僅減少了功率損耗，且可使系統微小化，與矽的解決方案相比，降低了成本。不過，常溫狀態下，材料能隙愈大，絕緣性愈高，因此本研究以歐姆接觸原理，於氧化鎵表面製作導電電極，使其呈現微弱導電特性。因此，透由高頻火花熔蝕，將材料中的氧移除，鎵便能從材料中快速剝落，氧化鎵微結構即可被快速成形。所以本研究提出一種「非等能量

雙電阻電容放電電源」的電路設計。「非等能量雙電阻電容放電電源」由「元件可程式邏輯閘陣列(FPGA)」控制放電迴路的等頻率放電時間，並以100 pF/200 pF的雙電容當迴路放電電容，以便創造出高頻、高低峰及短脈衝的放電電流波列。高峰值電流負責汽化、熔蝕及移除氧化鎵材料，低峰值電流負責移除氧化鎵的放電殘渣及熔蝕毛邊，並提供介電液將放電殘渣沖離的放電休止時間。實驗結果顯示，就放電加工而言，比較起鋁合金，氧化鎵有更高的材料移除率，主要原因為氧化鎵在放電高溫作用下，會發生熱裂解(Pyrolysis)，當氧被去除後，材料會以小塊狀模式剝落，可加速材料移除。且在設計的「非等能量雙電阻電容放電電源」作用下

，可成功切割出柱狀微結構陣列及片狀曲面微結構，且微細結構陣列皆能成形平滑曲面結構，槽寬與表面粗糙度值分別可達24.5 µm與Ra0.188 µm，特徵形狀具高一致性，毛邊與邊緣崩落量都很少;相較於蝕刻技術，不但速度快，更可達高深寬比，加工效率明顯提升，證實「非等能量雙電阻電容放電電源」適用於寬能隙材料的加工，期望此項技術未來能應用於光電產業。