中文大學校刊 一九九四年春‧夏

如何製造比蟬翼 更薄的陶瓷 陶瓷薄膜 陶瓷的衆多功用 幾千年來，歷代工匠利用黏土製成泥 胎，放在適當的環境燒焙，使之變成堅 硬而耐熱的陶瓷。這是最古老的材料科學 技術。 由於陶瓷在高溫中仍保持堅硬，現 代很多硏磨及切割工具都以之爲材料。 而由於它高度抗熱，也可用作金屬煉爐 的隔熱層，甚至太空穿梭機機頭的保護墊，以 防止與大氣層磨擦時產生的高溫，損害機頭。 另一方面，陶瓷本身屬氧化物，導電性極 低，可用作高壓電線的絕緣體。 但數年前物理學界有一項出人意表的發現：某 些陶瓷不但不是絕緣體，反而是超級導電體， 簡稱超導體，即電流不需電壓推動便可在其中流 動。陶瓷物質遂成爲物理學界的新寵兒。 此外，很多陶瓷有不同的正電荷和負電荷分 佈，構成電偶極。若外加電場，電偶極可以 轉變方向；而就算電場遭切斷，其方向亦保 持不變。也就是說，這類陶瓷（通稱鐵電體 陶瓷）能記憶外電場，故可用來製造電 算記憶器件。這類陶瓷也同時是「壓電體」， 即電壓能使之變形。電壓若快速變換，陶瓷片也跟 著快速變形；如將之浸入液體，由變形而產生的超 聲波能發揮除污作用。有些透明的陶瓷，更有極佳 的電光性能，可用來製造光學開關及紅外感應器。 陶瓷薄膜 要陶瓷發揮上述功能，很多時需要使之變成薄 至萬分之一厘米以下的薄膜。「薄」有很多優點。 薄薄的風箏，可乘微風飄蕩，只要輕輕牽引，便可 加速飛翔。同樣原理，科學家只需很低的電壓就可 引動陶瓷薄膜，使之產生高頻反應。把一片鐵電體 陶瓷通以電壓，便可影響其光折射率，用作光學開 關。曾有科學家以低於五伏特的電壓，使開關速率 達到每秒十億次以上。這種性能對光學通訊極爲有 用。 目前，科學家正忙於尋找生產薄膜的最佳方 法，和硏究薄膜結構的特性，希望再進一步了解薄 膜結構與其性能的關係，以及性能與製造過程的關 係。 中大物理系的黃康權博士帶領學生從事陶瓷薄 膜硏究多年，並於九零年獲得政府硏究資助局的甄 選硏究撥款。一些重要硏究成果已於近期在國際著 名物理期刊發表。 學術硏究 10