中文大學校刊 一九八五年第四期

就必須了解晶體的極限特性。我 計算顯示，聚乙烯 沿着鏈方向的導 銅一樣高。而銅是已知最好的熱導體之一 令 人驚異的是晶體沿着鏈方向的熱膨脹系數是負 的。也就是說，受熱時，晶體沿着鏈方向收縮。 ㈣ 複合材料 上面提到，極强的纖維可以用拉伸法製 造。但是，在許多應用場合，所需的材料是要 各種不同形狀和尺寸的。爲此，我們可以把纖 維嵌在另一種高聚物之中，製成複合材料，以 適應各種要求。我們與中國科學院化學硏究所 合作，已經研究過玻璃纖維或碳纖維與環氧樹 脂組成的複合材料的物理性能。我們希望將來 能用我們實驗室製備的强力有機纖維代替上述 纖維。 ㈤ 超聲技術的無損測試 應用超聲法作爲許多種類材料的無損測 試，是一種成熟的技術。但是，應用於取向高 聚物測 時，則遭遇到困難，因爲試樣太小而 且衰減太大。我們建立了一套裝置 可以在廣 泛的溫度範圍內(-60 。 —150 。 C)，測定材料在 低應變下的全部力學性能。我們與英國里兹大 學、美國麻省大學和日本電報電話公司合作， 利用這套獨特的裝置進行了一些研究。値得一提 的是：日本電報電話公司用一些直徑很小的聚 甲醛長管子來增强他們的光學纖維纜；通常測 定這種試樣的物理性能是很困難的，而我們則 用這套裝置測定了這些材料的全部力 模量。 ㈥ 氣體和蒸汽擴散通過高聚物薄膜 在高聚物薄膜的多種應用上，它對於氣體 和蒸汽的可透過性是重要的因 多種食品的主要目的是防止濕氣滲入。 面，用塑膠製造 水瓶，則必須防止二氧 碳通過瓶壁。阻擋氣體通過高聚物的有效方法 之一是令它取向。我們在實驗中發現，聚乙烯 和聚丙烯薄膜被拉伸到原來長度的十倍時，擴 散速率降低了五十倍。 總括來講，在過去十年中，高分子物理研 究組已經進行了多方面的硏究，包括理論和實 驗各類型的課題。最近，我們又添置了一些高 效能的工具，例如毫微秒級的脉冲激光器，希 望能進一步增强硏究工作。 非晶態半導體之硏究 戚建邦 近年來，我們集中硏究非晶態硅薄膜及發 展製造高質素摻氫非晶態硅薄膜的方法。硏究 現正擴 至非晶態硅合金及微結晶 。這些 研究都是與唐博賢敎授領導下之加拿大西安大 略大學非晶態硅硏究組緊密合作進行，因此我 們有機會使用本校未備之精密儀器，如次級離 子質譜儀等，來進行硏 。 非晶態半導體有別於結晶半導體，前者沒 有長程序，而後者則有；故我們並不期望非晶 態半導體能如結晶半導體一般，具 摻雜作 用。可是最近發現，若果非晶態硅帶 適量之 氫，摻雜是完全可能的。這項發現大大激發起 全球在這方面的硏究。此外，非晶態硅已應用 於工業上，而且在不遠之將來，可期望有更進 一步之重要應用。 非晶態硅之製造，通常用高頻能源將硅烷 分子拆開而形成。這種製造方 其中之一是所製造之薄膜，其品質會 及照光而下降。在我們的實驗室裏，我們從 一角度去處理這問題。過去幾年，我們發展了 一種嶄新的方法，利用θ箍縮等離子體把蒸發 薄膜作後加氫處理而獲得良好成績，薄膜經後 加氫處理後具有良好之光電導率及極優之穩定 性。這方法因而在兩年前在美國獲得註册專 利。我們現在正繼續致力硏究利用等離子槍作 後加氫處理之工作。 我們亦發展了另一種製硅薄膜方法，即低 壓化學汽相沉積技術(LPCVD)。利用此技 術，我們已能成功製造低氫濃度之非晶態硅 膜、摻硼及摻磷之硅膜等。若將沉積的條件調 整，便可以製成低摻雜濃度以至極高摻雜濃度 之薄膜。據次級離子質譜學之分析，我們一些 摻硼膜之硼濃度在固相中竟可高於百分 四十 之原子百分數，而經X光分析，這些膜仍保 持其非晶狀態。故此我們應稱此種薄膜爲非晶 態硅硼合金。這些非晶態合金膜的物理性質相 當有趣，其電導率比輕摻雜膜高出三個數量 級，而溫差電動勢率則隨溫度上升。我們現正 爲此等膜進行霍耳實驗，並獲得顯示，其霍耳 遷移率可能出乎意料地高。在另一極端，我們 也能夠製造摻硼及摻磷膜；據X光顯示，它們 應屬於微結晶膜。從電導率以及溫差電動勢率 的實驗結果，得到證明該等膜是簡併的，而摻 硼微結晶硅膜之電導率皆比其他實驗室製備之 同類產品高出一個數量級。我們認爲這材料將 很可能被應用在器件上。我們曾用此類膜試製 24