電動車產業將採用第三類化合物半導體的陶瓷基板，其中SiC在車載領域及可靠性上具有優勢，陶瓷基板在電動車系統的應用主要包含逆變器、車載充電器及直流變壓器等。與傳統的矽基模組做比較，SiC可減少約50%的電能轉換損耗，降低約20%的電源轉換系統成本，較小的裸晶(die)尺寸，以及提升電動車約4%的續航力。第三類化合物半導體，例如SiC，可承受高電壓、高溫環境並且舉有快速作動等特性，可應用於高功率、高溫電子電力系統與高頻的環境，如電動車零組件與充電設備。電動車採用高功率模組，可以提升行車距離，電動車行駛在嚴苛環境也是需要考量，在-40^oC到150^oC的外界溫度下須保持功率模組的穩定，此外，在崎嶇的道路行駛也需要功率模組具有足夠的機械強度與可靠的封裝。因此，高效能且可靠的高功率模組構裝技術仍持續在研發中，Yole Development研究機構預測構裝技術的演進，其中裸晶接著將從目前的焊接轉移到電性表現較好的銀粉燒結，再逐漸進展到銅粉燒結。

本團隊透過優化燒結參數與材料設計，實現了低電阻率的銅膜與高剪切強度的晶片接著表現。研究結果顯示，在不同氣氛與燒結溫度下，銅膜的電阻率具有不盡相同的表現，在氮氣700^oC燒結時，電阻率達到14.3 μΩ·cm；而在氬氣750°C燒結下，銅膜顯示出更低的電阻率8.4 μΩ·cm，結果表明在高溫下氬氣具有更好的保護性，而氮氣在不同溫度燒結結果來看，更具穩定性。此外，添加Bi-B-Si glass的樣品在900^oC燒結中，分別於Al₂O₃基板和AlN基板上實現了2.28 μΩ·cm與1.79 μΩ·cm的電阻率，接近銅塊材的理論值。在剪切強度測試中，低溫300^oC的甲酸輔助燒結過程生成奈米銅顆粒，填補微米銅顆粒間的間隙，大幅提升了微米銅的燒結緻密化；使用Cu虛擬晶片的樣品達到30.8 MPa的剪切強度，而Si虛擬晶片因熱膨脹係數差異僅達5.1 MPa。而在高溫700^oC燒結條件下，Cu虛擬晶片的樣品剪切強度高達31.0 MPa，Si虛擬晶片的樣品則為15.8 MPa。此外，Al₂O₃基板使用導電銅漿料進行金屬化的樣品也實現了11.0 MPa的剪切強度。

潔淨的再生能源在近十年來逐漸受到先進國家的重視，太陽能電池是其中一項具有潛力的選擇，太陽能電池可將源源不絕的太陽光轉換成電能，具有安全且無汙染的優點，其安裝量在近幾年呈現快速地增加，到2023年底時全球的太陽能發電可供應的電量已達1581 GWp，預期未來仍會持續成長。太陽能電池的製造成本在最近十年來快速地降低，在2023年末PERC太陽能電池模組價格已降到0.117 US$/Wp，n-type矽太陽能電池則是0.120 US$/Wp，在一些高電費的國家，這個價格已經越具有競爭力。太陽能電池主要可分為矽晶、薄膜、染料敏化、鈣鈦礦、高分子等類別，矽晶太陽能電池目前仍占有97%以上的市佔率，而近幾年的趨勢則是一路攀升，也壓縮了其他太陽能電池的比例，此外單晶矽也在最近5年內幾乎完全取代了多晶矽(485:4 GWp)。

本團隊從事太陽能電池正面銀電極與背面鋁電極的界面反應研究，我們藉由TEM的界面分析可以得知，含有Bi₂O₃的玻璃粉與PbO一樣具有降低玻璃轉換溫度與蝕穿SiN的功用，可以使用Bi₂O₃取代PbO來降低有害物質的使用。在850^oC燒成後，玻璃會出現在Ag電極與Si界面處，並且出現銀的析出，銀的析出量與分布將對電性造成影響，另外，部分成果以口頭發表在新加坡CMCEE 2018的會議。背面鋁漿我們採用0.95[50B₂O₃-30BaO-0ZnO-20Bi₂O₃]+0.05V₂O₅玻璃粉提供黏結的功能，在TEM的觀察下，鋁粉、玻璃粉與SiN_x反應形成化學鍵結，使鋁電極與PERC太陽能電池的鈍化層強的附著性，使鋁電極不易脫落，此外，玻璃粉並沒有完全蝕刻SiN_x使鈍化層結構被破壞，顯示熱力學計算的玻璃成分具有良好的非穿透(non fire-through)的特性，適合用於SiN_x表面佔比例相當高的PERC太陽能電池結構，此成果刊登在J. Alloy Compd. 858, 157646 (2021)與J. Non-Cryst. Solids 556, 120552 (2021)。

金屬3D列印主要包括直接能量沉積(direct energy deposition，DED)、粉床式選區雷射熔化(selective laser melting，SLM)以及電子束融化技術。直接能量沉積技術又稱為雷射熔覆(laser cladding)的高能量雷射加熱源，除了可以加熱粉末材料外，並可以同時加熱基材表面形成熔池，粉末材料在送入熔池後堆積，凝固後堆疊形成所要的堆積層，能將熔覆層與基體材料進行優良的冶金接合。它存在三種基本技術（雷射固溶強化、雷射表面合金化和雷射熔覆），雷射固溶強化、雷射表面合金主要是用於提高產品的耐腐蝕和耐侵蝕性，而雷射熔覆用於修復產品通過恢復其大小或是進行金屬3D堆疊工藝，具有快速成形並做出緻密複雜零件的優點，也可以快速製作大型尺寸的塗層，且材料的利用率高，因此具有在各項工業領域建構大型組件或披覆塗層的優點，材料部份可以使用鐵基合金、鈦合金、鋁合金、鎳基高溫合金、鈷基合金、銅合金、碳化鎢等材料的加工。

本實驗室與翔名科技股份有限公司合作利用雷射熔覆技術(laser cladding)的方式修補鎳基超合金鑄件的裂紋，目前以ANSYS Fluent模擬的cladding的溫度場與速度場，並且從溫度場計算出溫度梯度(G)與冷卻速率(R)，搭配金相組織可以連結胞狀、柱狀與等軸樹枝狀結構與G/R、G×R之間的關聯，並且由TEM分析找出γ/γ'的大小、析出物結構與雷射熔覆模擬參數之間的關聯性。

印刷電路板(PCB)為一個絕緣基板，內部有銅導線進行平面與上下層的連結，因此樹脂與玻璃纖維須具備很好的絕緣特性，玻璃本身就是一個很好的絕緣材料，但是內部含有鹼金族離子或是主網絡結構較鬆散時，絕緣特性會變得較差。當頻率達到GHz時，PCB的絕緣層在電場的施加下可能變成波導管，產生集膚效應與信號反射，降低訊號傳輸速度。訊號的傳輸速度與介電常數的平方根成反比，當PCB的導線越密集，如果導線間絕緣層的介電常數越高，將導致信號延遲或是干擾會更加嚴重。傳統PCB的樹脂其介電常數較低(約2.80 @10 GHz)，使用的玻璃纖維通常是E-glass，介電常數約6.88 @10 GHz，在5G通訊的要求下，降低PCB的介電常數可以從三個方向下手，一是使用更低介電常數的樹脂，但是這種樹脂貴很多，二是增加樹脂/玻璃纖維的比例，不過PCB的機械強度會不符合要求，三是降低玻璃纖維的介電常數，將其值從6.88降到4-5左右可應付未來高速通訊、高積集度PCB的需求。

本團隊從事低介電常數玻璃的研究，使用SiO₂-B₂O₃與P₂O₅系列的玻璃作為主網絡結構，矽硼酸鹽玻璃的介電常數可達4.25，介電損失為0.001，磷酸鹽玻璃的介電常數可達4.66，介電損失為0.003，兩類玻璃符合低介電常數玻璃纖維的需求。

美國時間2018年6月，美國聖地牙哥第三代合作夥伴計劃(3rd Generation partnership project, 3GPP)會議發佈了第一套第五世代行動通訊系統(5th generation wireless systems, 5G)的國際標準，更高頻率波段的開放使眾多新技術迅速發展。當5G系統及其通訊網路建立後，我們可以獲得更大的傳輸量、更快的響應，但是也會造成更加高頻、高能量且高密度的電磁波干擾。新的5G系統比起舊有的4G技術系統，新系統不管是在主動或被動元件、接收或發射端，與之相對應的電磁防護措施像是內部的濾波器件或外部的電磁遮蔽部件也會跟著有所改變。在材料領域，尋找、發現、研發並製造材料能在高頻電磁運作下具備優良表現，同時考慮外在應用環境對材料的影響並加以針對改良，將成為未來幾年內材料研究不可或缺的一塊。

本研究利用碳材料作為高頻電磁波干擾的遮蔽層，因為碳材料具備極為優良的電性，所以可以使遮蔽器件在輕、薄的條件下具備良好的電磁遮蔽效果。我們利用射頻磁控濺鍍系統鍍製碳薄膜，鍍製在Al/PET基板，並在製程中通入氮氣做n-type的摻雜，更進一步提高碳膜的電性。結果顯示C:N/Ti/Al/PET多層結構具有良好的遮蔽能力(shielding effectiveness)，其SETotal可達74.1 dB、SEA可達54 dB，此成果刊登在Diam. Relat. Mater. 111, 108234 (2021)。

透明導電膜是指在可見光區具高透光度(穿透率＞80%)及低電阻率(～10^-3 Ω∙cm)之導電薄膜。近年來隨著液晶顯示器與太陽能的發展，使得透明導電膜成為關鍵性材料之一。目前常使用的材料是氧化銦錫(ITO)，但由於銦的含量稀少，即使藉由回收也無法供應市場需求，導致價格昂貴且銦具有毒性，對環境有害。因此開發新材料取代氧化銦錫，更是刻不容緩的議題。最近幾年有越來越多人在新材料的研發上作許多研究，其中之一的新材料就是氧化鋅硼薄膜ZnO:B (BZO)，因為BZO也具有明顯的紫外光遮斷、高紅外光反射及高可見光穿透等優秀的光學特性。

本實驗室自製ZnO摻雜不同含量的Boron的陶瓷靶材，實驗結果顯示隨功率增加，薄膜的結晶性變好、半高寬下降、晶粒由21.8 nm增為27.9 nm，在不同濺鍍功率下，BZO薄膜因(002)的能量較低，故具擇優成長之特性。透過霍爾量測發現電阻率下降為4.46×10^-3 Ω∙cm，且試片均為n型半導體透明薄膜，並擁有90%左右的穿透率。此外利用UPS量測價帶結構，建立了BZO薄膜在不同溫度沉積下的能帶結構。此系列的成果刊登在Thin Solid Films 583, 205 (2015)，Applied Physics A 124, 462 (2018)與Optical Materials 115, 111052 (2021)。