高考申論題
107年
[材料工程] 材料科學與工程
第 一 題
📖 題組：
試回答下列問題：
試回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
試問為何於浮製法（float process）製造薄平板玻璃（sheet glass）時，通常會需要使用液態錫（liquid tin），其目的為何？（4 分）
思路引導 VIP
看到「浮製法」，應立刻聯想到其目的是為了取得極平整的玻璃表面以免除後續拋光。思考切入點應著重於「液體基板」的物理需求（密度大於玻璃、表面張力提供平整度），以及選擇「錫」的材料熱力學特性（低熔點、極高沸點帶來低蒸氣壓、與玻璃不互溶）。
小題 (二)
對玻璃製造加工而言，試以黏度（viscosity）來定義熔點溫度（melting point）與加工溫度（working point）。（4 分）
思路引導 VIP
看到玻璃的特徵溫度，應聯想到非晶體材料無固定熔點，而是依賴特定「黏度值」來界定各加工階段。作答時需明確寫出熔點溫度與加工溫度所對應的標準黏度數值（Pa·s 或 Poise），並簡述該黏度下的加工意義。
小題 (三)
以矽為例，說明 n-型半導體的形成原理與製作方式。（6 分）
思路引導 VIP
看到本題應立即聯想「摻雜機制」與「半導體製程」。首先由矽的 IV 族微觀電子組態出發，說明摻入 V 族元素（施體）產生多餘自由電子的能帶變化原理；接著列舉工業上將雜質導入晶格的兩種常見方式：離子佈植與熱擴散。
小題 (四)
試以多晶矽太陽能電池為例，以簡圖解釋如何由形成 p-n 接面（p-n junction）、電子與電洞等現象來產生電流，簡圖中需要標示出光子、p-n 接面、電子、電洞及電流等之相關位置與方向。（6 分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想半導體物理中的「光電效應」與「p-n 接面內建電場」兩大核心。解題需分兩層次：先以簡明圖示（或結構化文字）標出題目要求的5個物理量與元件位置；接著運用微觀機制（光子激發電子-電洞對、內建電場分離電荷）推導出巨觀電流產生的因果關係。