2025 年 6 月出版
科儀新知 第 243 期
人物專訪
閎康科技股份有限公司 – 謝詠芬董事長：享受人生自在隨我 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
林麗娥
在生理上是男性還是女性，在絕大多數情況下，我們只能選擇一種。但做為一位創業家，在心理素質上同時具有陽剛與陰柔特質，可能是通往成功的捷徑。鑒於先進半導體技術的推進，產學研界有大量的檢測需求，《科儀新知》243 期特別推出「先進 TEM 試片製備技術」專題，邀請亞太第一大半導體材料檢測公司－閎康科技股份有限公司謝詠芬董事長現身說法，與讀者分享她的研究與創業歷程。透過專訪我們了解謝董事長是如何在不被眾人看好的情況下，大膽地購買地表最昂貴的檢測儀器進行創業，善用學經歷幫助客戶解決問題，獲得國際大廠信賴。訪談間，謝董事長說話節奏暢快、妙趣橫生，說到自己創業過程所面臨的危機處理是堅毅果斷，對待客戶又是有情有義，十足俠女性格。甚至將 Outsourcing Lab 與 In-house Lab 檢測，以市井俗話的比喻「站壁」與「正宮」相互比擬，帶領閎康科技形塑出特殊的商業模式，進行營運、創造價值。
先進 TEM 試片製備技術
「先進 TEM 試片製備技術」專題介紹 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
陳健群
由於電子顯微鏡具備多種功能，如影像觀察、電子繞射與成分分析等，再加上其解析度可達奈米甚至原子級範圍，已成為材料科學與工程領域在材料與元件開發上的重要研究工具。其中，穿透式電子顯微鏡 (transmission electron microscope, TEM) 是透過高能電子束穿透厚度低於 100 奈米的試片，並藉由電子與試片內部結構間不同程度的散射，來進行觀測與分析。試片的厚度、表面平整度，以及在製備過程中所產生的內應力，皆會對最終分析結果產生顯著影響，因此，優良的試片製備技術可說是 TEM 檢測成功的關鍵所在。緣此，敝人受邀擔任《科儀新知》客座主編規劃「先進 TEM 試片製備技術」專題，邀集來自不同領域的學者與專家，分享他們在試片製備技術上的研究成果，以進一步促進奈米尺度分析儀器的應用與發展。
這期我們特別邀請到亞太地區最大半導體材料檢測公司－閎康科技股份有限公司的謝詠芬董事長，擔任「人物專訪」的嘉賓。透過這次專訪，可深入了解謝董事長如何以大膽決策投資全球最昂貴的檢測設備進行創業，並運用其紮實的學經歷協助客戶解決各式問題，進而贏得國際知名大廠的信任。她更以創新思維打造出公司獨特的 Outsourcing Lab 商業模式，並巧妙地將其與 In-house Lab 檢測做出對比，以市井俗語「站壁」與「正宮」形象比喻，既生動又發人深省，精彩內容值得一讀。
專題內容首先由國立清華大學材料科學工程學系－闕郁倫教授團隊為讀者介紹「穿透式電子顯微鏡試片製備技術：從早期機械加工到現代奈米科技的演進」，其後國立陽明交通大學材料系－鍾采甫助理教授團隊透過「穿透式電子顯微鏡金屬材料試片製備技術」一文介紹傳統樣品的製備技術，包括金屬塊材的切割、金屬薄片試片研磨、雙噴電解拋光機及聚焦氬離子束儀器等步驟，並深入探討每個步驟中可能遇到的困難、製程控制細節及相關問題的可能解決方法。
隨著科學需求與技術創新的相互推動，提升了試片品質與製備效率，亦擴展了 TEM 在材料科學與其他領域的應用研究。國研院國家儀器科技研究中心－蕭健男技術副總監則與團隊共同撰文「會聚型氬離子束減薄拋光系統製備穿透式電子顯微鏡試片應用研究」，說明如何使用氬氣作為工作氣體，以電子碰撞解離氬氣產生氬離子電漿後，氬離子電漿持續掃瞄樣品表面，達到試片表面清潔、試片厚度薄化的效果，並優化穿透式電子顯微鏡電子束之穿透品質。國立清華大學工程與系統科學系－陳健群副教授等人則以「整合三維電子斷層與原子針尖分析技術的針狀樣品製備方式」一文說明針狀試片的製備流程，並探討其與傳統 TEM 試片製備方法的差異，如何提升三維原子級顯微分析的精度與可靠性。中央研究院化學研究所－章為皓副研究員團隊，則以「Cryo-TEM 的先進試片製備技術」說明冷凍電子顯微鏡技術為結構生物學研究的關鍵平台，系統性探討試片製備技術的發展歷程與挑戰以及當前試片製備技術的發展狀況，避免目標生物顆粒與空氣－水介面 (air-water interface, AWI) 的接觸以及實現對均勻冰層厚度的精確控制是當前致力的目標。國立陽明交通大學材料科學與工程學系－吳文偉教授與國立聯合大學材料科學工程學系－陳睿遠副教授等人則共同撰文「先進 TEM 試片製備技術：液態穿透式電子顯微鏡試片開發與發展」，介紹其團隊所開發的一體成型液態穿透式電子顯微鏡試片，在厚度、密封性、安裝及應用等面向均優於現行技術，並將此技術應用於氧化鋅奈米線與金－氧化亞銅核殼奈米晶體的生長研究，展示液態穿透式電子顯微鏡在材料科學中的應用潛力。本專題亦邀請業界閎康科技股份有限公司研發中心－陳弘仁處長透過「K-kit—應用於奈米溶液原位電子顯微鏡分析的創新微晶片」介紹創新的微型液池晶片「K-kit」，可利用毛細力快速載入溶液，適用各種 TEM 設備，並可透過濕式負染提升奈米粒子影像對比度，實現高品質之液態樣品電子顯微鏡影像觀測。
期盼透過本期作者群深入淺出的介紹，能激發讀者與產學界夥伴對電子顯微鏡設備的研究興趣與創新思維，攜手推動台灣在科學研究領域的持續競爭力與創新發展。
穿透式電子顯微鏡試片製備技術：從早期機械加工到 現代奈米科技的演進 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
楊子逸, 闕郁倫
穿透式電子顯微鏡 (transmission electron microscopy, TEM) 試片製備是實現高解析度顯微觀察的關鍵技術，其發展歷程反映了材料科學與生物學研究的進步。本文回顧了 TEM 試片製備從早期機械方法到現代奈米技術的演進，分析各階段技術的特點、應用及局限，並介紹當前最先進的冷凍電子顯微鏡 (cryo-EM) 和自動化聚焦離子束 (focused ion beam, FIB) 系統，探討其對科學研究的影響。通過文獻回顧與技術比較，本文旨在為研究人員提供全面的技術參考。
穿透式電子顯微鏡金屬材料試片製備技術 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
楊唯翌, 徐暐翔, 蔡淯鏇, 鍾采甫
自工業革命後逐步進入奈米科技時代，科技的發展也從宏觀的世界延伸至微觀尺度，為了探索這些肉眼無法直接觀察的細微結構，人們發明了光學顯微鏡。光學顯微鏡的主要功能是將微小的物體與結構放大成清晰的影像，以利於人們進行觀察與分析。然而，隨著對更細微世界的探索需求逐步增加，傳統的光學顯微鏡逐漸面臨解析度的極限，因而催生了電子顯微鏡的發明。電子顯微鏡利用高速電子束與物質交互作用所產生的多種訊號，來觀察分析材料內部的顯微組織、晶體結構、化學成分，甚至是原子級的精細結構。其中，穿透式電子顯微鏡憑藉其卓越的空間解析度及多元分析能力，已成為材料科學、半導體工業、高分子聚合物、多功能氧化陶瓷、生物工程等多種先進材料研究領域中最不可或缺的分析工具之一。透過穿透式電子顯微鏡的高倍放大能力及強大的結構鑑定技術，研究人員能夠深入探索材料內部的微結構變化、界面特性、缺陷與析出物的形成機制等，進而對材料的性能與應用潛力做出更精確的掌握與評估。穿透式電子顯微鏡的工作原理是利用電子束穿過厚度通常小於 100 奈米的試片，在穿透試片的過程中，電子束會與試片內的原子產生交互作用，進而產生各種電子散射訊號。這些散射電子訊號會透過不同類型的電子訊號偵測器加以蒐集，根據不同的散射電子特性進行影像、結構及化學成分分析。此過程凸顯了穿透式電子顯微鏡試片製備的重要性，包括試片的厚度、表面的平整度及試片製作過程所引起的內部應力，都會顯著影響穿透式電子顯微鏡分析的準確性。舉例來說，試片厚度過厚可能導致電子束無法有效穿透，降低影像清晰度；表面不平整可能干擾電子散射訊號，影響影像解析度；而試片製備過程中若產生過多內部應力，則可能影響材料內部的晶格結構分析結果；此外，試片表面若潔淨度不足，也可能會造成影像拍攝之結果不佳。本文將著重於從穿透式電子顯微鏡試片之金屬塊材製備成薄片試片的流程介紹，包括金屬塊材的切割、金屬薄片試片研磨、雙噴電解拋光機及聚焦氬離子束儀器等步驟，並深入探討每個步驟中可能遇到的困難、製程控制細節及相關問題的可能解決方法。期望透過系統性的理論分析與實務實驗經驗討論，提供研究人員在進行穿透式電子顯微鏡分析時更為可靠且精確的試片製備指引，進一步提升穿透式電子顯微鏡分析的品質與研究成果的可靠性。
會聚型氬離子束減薄拋光系統製備穿透式電子顯微鏡試片應用研究 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
李威志, 陳健群, 鍾采甫, 彭裕庭, 蕭素淳, 蕭健男
製備穿透式電子顯微鏡 (transmission electron microscopy, TEM) 試片常見的方法有機械研磨方法 (mechanical polishing)，電解拋光法 (electropolisher) 以及利用會聚離子束 (focus ion beam, FIB) 系統，若再搭配氬離子束拋光減薄系統 (argon ion milling system)，將可完成 =近乎苛求的穿透式電子顯微鏡試片製備。該系統使用氬氣 (argon gas) 作為工作氣體 (process gas)，以電子碰撞解離氬氣產生氬離子電漿 (argon plasma) 後，氬離子電漿持續掃瞄樣品表面，達到試片表面清潔、試片厚度薄化的效果，並優化穿透式電子顯微鏡電子束之穿透品質；此方法已經被廣泛使用數十年。目前常見的氬離子束拋光減薄系統，其氬離子束的大小 (beam size) 約在 500 微米 (mico-meter, μm) 以上；隨著科學技術的發展，本文所介紹會聚型氬離子束拋光減薄系統，氬離子束可會聚至 1－2 微米，且具備選區 (area of interest, AOI) 減薄拋光的功能；此外，本文亦討論應用會聚型氬離子束拋光減薄系統提升使用不同製備方法的穿透式電子顯微鏡試片之品質。
整合三維電子斷層與原子針尖分析技術的針狀樣品製備方式 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
彭裕庭, 劉宇倫, 蕭素淳, 蕭健男, 陳健群
近年來，隨著三維原子級斷層顯微技術 (three-dimensional atomic-scale tomography) 的發展，對試片製備技術的要求日益提升。高品質的三維斷層影像重建依賴於精確的樣品形貌，無論是原子級電子斷層顯微技術 (atomic rlectron tomography, AET) 或原子針尖斷層影像技術 (atom probe tomography, APT)，針狀試片 (needle-shaped) 皆被視為最適合的設計。在 AET 中，針狀試片可確保觀測區域於不同投影角度下不受遮蔽，且厚度與尺寸可以保持一致，以提升三維影像重構的精確度。APT 仰賴高電場蒸發機制，針狀試片可確保最大電場集中於針尖，從而提高元素解析的準確性。針狀試片的製備與傳統穿透式電子顯微鏡 (transmission electron microscopy, TEM) 的薄片形試片 (lamella) 製作方法相比有所不同，本文將描述針狀試片的製備流程，並探討其與傳統 TEM 試片製備方法的差異，以提升三維原子級顯微分析的精度與可靠性。
Cryo-TEM 的先進試片製備技術 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
黃士炘, 章為皓
冷凍電子顯微鏡技術已成為結構生物學研究的關鍵平台，本文將系統性探討冷凍穿透式電子顯微鏡 (cryo-TEM) 試片製備技術的發展歷程，從 Jacques Dubochet 開創性的「plungefreezing」技術，到當代先進的製備方法。首先，無序冰厚度的控制對影像品質至關重要。理想厚度範圍為 20－100 nm，需在樣品包埋的完整性與電子穿透率中取得平衡；而空氣－水介面 (air-water interface, AWI) 的瓶頸，限制了高解析度結構解析的成功率。研究顯示，AWI 導致生物分子變性、優先方向性問題及不均勻分佈，將嚴重影響單顆粒分析的重建品質。針對此核心挑戰，筆者整理了三大創新解決策略：(1) 載網材料改進，包括石墨烯支持膜、親和性網格及自排濕網格技術；(2) 儀器優化方法，涵蓋 Spotiton 快速冷凍系統、VitroJet 無濾紙技術及冷凍聚焦離子束研磨；(3) 樣品配方調整，運用介面活性劑、LEA 蛋白等保護性添加劑。最後，在材料科學方面，cryo-EM 技術也展現了在電池材料、軟物質高分子及電催化劑研究的廣泛應用潛力。
先進 TEM 試片製備技術：液態穿透式電子顯微鏡試片開發與發展 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
陳睿遠, 黃浚瑋, 吳文偉
本文探討液態穿透式電子顯微鏡 (liquid transmission electron microscopy, LCTEM) 技術的發展與應用。LCTEM 克服傳統 TEM 僅能觀察固態樣品的限制，為材料科學、生物醫學等領域帶來全新機遇。本文除了介紹 LCTEM 試片的演進，包括解析度、密封性與操作便利性的改良，亦重點的介紹本團隊開發的一體成型 LCTEM 試片。透過氧化鋅奈米線與金－氧化亞銅核殼奈米晶體的生長研究，展示 LCTEM 在材料科學中的應用潛力。最後，我們探討 LCTEM 技術面臨的挑戰與其未來發展方向。
K-kit—應用於奈米溶液原位電子顯微鏡分析的創新微晶片 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
陳弘仁
隨著奈米溶液應用擴展，全球對液態奈米產品的檢測標準日趨嚴格，要求精確分析溶液中奈米粒子的形貌與分佈。近年來穿透式電子顯微鏡 (transmission electron microscope, TEM) 在液態原位分析方面已取得進展，特別是微型液池矽晶片技術。本文介紹一款創新的微型液池晶片「K-kit」，其可利用毛細力快速載入溶液，適用各種 TEM 設備，並可透過濕式負染提升奈米粒子影像對比度。K-kit 具備多項獨特產品優勢，已廣泛應用於學術研究及電子、化工、醫藥、食品等產業領域的奈米溶液分析。
