奈米鍍膜技術

　奈米薄膜可用化學氣相沈積法 (Chemical Vapor Deposition簡稱CVD)或物理氣相沈積法(Physical
Vapor Deposition，簡稱PVD)鍍膜。化學氣相沈積(CVD)技術主要是利用含有欲鍍薄膜成分的一種或多種氣體化合物，高溫下在基板表面進行化學反應而生成固態薄膜的方法。CVD這種薄膜沈積方式主要涉及化學反應，故以「化學」氣相沈積法稱之。下圖為CVD之基本概念圖。CVD的缺點為披覆時的溫度較高(800℃~1000℃)，且因沈積的速度較快(每小時 1~100微米)，鍍膜的厚度較大(通常大於10微米)。嚴格地說，CVD為奈米至微米的鍍膜技術，並不是純粹奈米技術。

　　物理氣相沈積法(PVD)，此法由於牽涉到真空程度、顆粒碰撞原理及固液氣三態變化等物理作用，因此稱之為「物理」氣相沈積法。薄膜披覆的速度很慢，鍍膜通常又薄(<1微米)，且因溫度可以低於200℃，所以適用對象廣泛，幾乎可用來鍍任何材質的薄膜，
是奈米鍍膜的主流技術。PVD鍍膜有三種基本型式，即蒸鍍(Vacuum Evaporation) 、濺鍍(Sputter-ing Deposition)及離子鍍(Ion Plating)，三種的沈積過程的原則大致相同。下圖為PVD的沈積過程及概念圖。 PVD主要包括下列三個過程：(1)薄膜材料經各種不同的方法加熱，由固態或液態激發成氣態。(2)薄膜材料的氣態原子、分子或離子，由蒸發源穿越真空抵達基座表面。(3)材料抵達基座表面後，沈積而逐漸形成薄膜。

◎ PVD奈米鑽石鍍膜
　　現在工業界多利用PVD的方法以高能量的碳離子束來植入鑽石，由於碳離子束衝撞的速度很快，可以植入基材，鍍膜可以牢牢地黏在基材上，因此是披覆鑽頭及薄膜的適當方法。PVD披覆鑽石薄膜時，若原料中含氫 則氫會被捲入鍍膜內，此時鍍膜的成分只含部分鑽石，稱為類鑽碳(Diamond-Like Carbon或DLC)。若鍍膜時不含氫，則會生成極小的鑽石晶粒，稱為奈米鑽石。
　　工業用鑽石盾 (DiaShield )鍍膜生產系統，乃是利用PVD法形成高純度(90％)的奈米微晶鑽石。右圖為中國砂輪公司所建立的鑽石盾 鍍膜系統，可將奈米鑽石微晶塗佈在長達一米的工件表面。圖示為塗佈鑽石盾 的碳離子所形成的陰極電弧。
　　鑽石膜也可以鍍在高爾夫球桿頭上使其不受塵土附著；又硬又滑的桿頭在擊球時不易旋轉，因此球飛出方向會與揮桿的方向一致，比較不會偏移目標。尤有進者，由於球不旋轉，所有揮桿的能量可直接傳遞給球，變成球的動能，因此擊球距離較遠。左圖所示為擊球面鍍上DLC的高爾夫球桿。
　　光碟模具為高產出的模具，其平面會與熱漲冷縮的鎳紋版(stamper)不斷摩擦乃至不堪使用。以鑽石盾保護光碟模具可以大幅延長模具的壽命。右圖為鑽石盾 鍍膜的光碟模具，鍍上DLC的模具可明顯提昇光碟的生產效率。
　　奈米科技影響著所有的產業，近年來政府、學界及產業界紛紛致力於研究奈米科技，而我們地質科學系在礦物學以及陶瓷學上的專業知識充足，具有其他領域所沒有的優勢，絕對有資格投入奈米材料的研究與發展。