第三十九期 2009年1,2月刊
 
 
 
发行人:黄升龙所长   编辑委员:蔡睿哲教授   主编:林筱文  发行日期:2009.01.22
 
 
本所林清富教授现为IEEE LEOS台北分会会长,其执笔撰文之报导于2008年12月发行之IEEE LEOS NEWSLETTER上刊登,内容扼要介绍台湾光电研究发展之现况,其中提到许多关于本所教师在各个重要研究领域上的发展与贡献,完整报导内容请详内文连结

贺!本所孙启光教授荣膺「2009 SPIE Fellow」~

 
 
12月份「光电论坛」演讲花絮
时间: 2008年12月5日(星期五)下午2点30分-4点30分
讲者: Prof. Azzedine Boudrioua (OSA/SPIE fellow, Université Paris 13 – Institut Galilée)
讲题: Linear and non-linear photonic crystals in dielectric materials with applications to organic LEDs and lasers
  Prof. Azzedine Boudrioua2008125日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆113室发表演说,讲题为「Linear and non-linear photonic crystals in dielectric materials with applications to organic LEDs and lasers」,本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,获益良多。



时间: 2008年12月12日(星期五)下午2点30分-4点30分
讲者: 周政旭副总处长(奇美电子)
讲题: 光电产业现况与未来职涯发展
  周政旭副总处长于2008年12月12日(星期五)莅临本所光电论坛发表演说,讲题为「光电产业现况与未来职涯发展」,本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,周副处长演讲内容丰富精彩,演讲时面面俱到,和蔼可亲,互动性佳,令本所师生获益良多。

本场演讲主持人林晃岩教授(左)与周副总处长(右)合影。

 


~ 光电所所学会2008学年度耶诞餐会花絮 ~

(时间:2008年12月24日;地点:台湾大学电资学院明达馆3F中庭广场

花絮整理:所学会会长刘光中

光电所办公室及所学会在去年12/24于明达馆三楼举办餐会,共有三百位同学及教授参加,莅临的老师们有黄升龙所长、王伦教授、孙启光教授、林晃岩教授、黄建璋教授、吴育任教授、以及何志浩教授等。现场备有各种佳肴以及香甜可口的饮料。在同学们享用完丰盛的午餐,相谈甚欢的情况下,岁末抽奖活动开始了!

本次的抽奖由光电所老师及所办提供各奖项,最大奖为华硕高级Eee PC、二奖为iPod touch、其它奖项有iRiver、富士通高容量随身硬盘、创见8G及4G随身硬盘、以及电机系主任胡振国教授所赞助的5000元SOGO礼券。奖品由所长及各教授上台抽出。最后,各个奖项平均落在各实验室,而在最大奖Eee PC由硕一的同学带走后,光电所耶诞餐会在一片祥和温馨中落幕了。虽然不是人人有奖,但是能享受丰富的午餐,同学们仍带着满足的笑容离开。同时,所学会在此特别感谢BL312实验室(属黄建璋老师)的同学们协助奖品、食物和饮料的采购、场地租借和布置、及活动相关宣传。

 

 
 

~ 与韩国首尔国立大学(Seoul National University)博士生交流活动 2008  系列报导 ~

The 3rd National Taiwan University-Seoul National University Student Workshop 2008

on Photonic Materials and Devices

(时间:2008年12月14日至12月19日;地点:韩国首尔国立大学

之一

撰文:光电所博士班学生温昱杰

首先,要感谢台大电资学院与光电所提供我这个机会参加与韩国首尔大学的博士班学生论坛。我还要特别感谢台大光电所孙启光老师与实验室的研究同仁在此研究上的协助。此研究论坛的全名为「第三届首尔大学-台湾大学学生论坛2008 – 光学材料与组件」(The 3rd Seoul Nation University – National Taiwan University Student Workshop 2008 on Photonic Materials and Devices),顾名思义,其为双方学校针对光电领域所举办的研讨会,并以博士班学生为主轴,进行交流。在看过会议议程后,想到将与同领域的优秀学者、学生交流,心情除了兴奋也兢兢业业地在自己的研究上更加努力,希望使我们的成果更加有说服力。这次参加研讨会,除了把我们的研究成果很清楚地介绍给首尔大学的老师、学生外,也吸收了对方近几年的发展信息,收获丰富,我将一一说明。

研讨会的结构是以博士班为主角,不仅报告者全为学生,连主持人、议程规划、论文奖评比,也都由学生主导。因此,此研讨会对学生的训练不仅在于报告本身,而亦包含了如何举办研讨会等相关训练。这次,台大与首尔大学分别推出了十名与八名报告学生。每场报告均为25分钟,其中包含了5分钟的讨论时间。前面20分钟,演讲者的责任是把研究成果在短时间内很清楚地表达出来,若能让别人真正了解自己与研究团队在做什么,后面5分钟的讨论往往能有很大的收获。参加会议时,我们必须要将研究在20分钟内说出来,经过这项训练与整理,能让自己对研究的主题很清楚并且掌握住精华,对于下一步研究方向有帮助。而后面5分钟,则大家来讨论这个主题。在这次会议中,下面听众的成员除了台大的代表团外,也包含了首尔大学中相关领域的研究学者,其中不乏有在此领域经验丰富、研究做得很好的人,因此常会提出一些值得探讨的问题或想法。譬如这次在我演讲之后,由于我们的研究对象是光学薄膜检测,首尔大学的尹教授便问我LED组件表面粗糙度与组件效率的相关问题。这个问题也正是此领域目前发展上,受到相关关注的特性。另一个被问的问题则是关于超音波传播深度的问题,此问题一针见血地问到实验技术的限制。我也刚好利用回答问题的机会,厘清一般听众可能会有的疑惑。除了在正式的提问时间讨论以外,演讲结束也可以就问题继续跟其它学者、同学讨论。虽然这些讨论并不一定会对未来的研究提出突破性的想法,但很重要的是,会后讨论反映了报告内容清楚或令人容易感到误解的地方。此对于学习如何清楚地与他人进行学术交流,是相当不错的经验。

除了自己的口头报告,听听别人的报告也是了解相关领域近况的快速方法。在各个报告中,不难发现许多近几年发表在一流国际期刊的研究成果。由于此研讨会着重于研究交流,因此许多报告学生有介绍到实验室的整体研究。这些研究的整体介绍不仅让人了解到各实验室的专长领域为何,也让我们更加了解了整个研究的愿景为何。而两天听下来,也使我对于整个光电领域大致的研究概况更为清楚。对于相关领域概况的掌握是很重要的,除了对于自己研究有正确的定位,了解哪里是研究的重点,在将自己的成果投稿时,更能清楚地知道读者可能哪方面背景知识不够,在阐述上需在读者背景不足之处多着墨。在报告上,双方学生的英语口说程度大致上差不多。不过不难发现,首尔大学学生在投影片制作上相当用心,这是我们未来可以学习的地方。

会议中正式的开会方式大致就是「口头报告」,但是一整天会议下来,其实还包括了休息与吃饭时间。在这个时段中,大家除了吃午饭或是喝咖啡吃小点心,常常可以看到一小群人在聊天,大部分是在深入讨论各自研究的题目。当然在我口头报告结束后,也有一些人来讨论交流。其实,我觉得休息时间是很好的社交时间,也是很好的求教时间。这个会议不仅令我认识了许多教授,在与其它学生交流的过程中,对我未来的实验也提供了很大的帮助。因此在会议中,我也试着想去找一些老师、学生聊天,但是常常碍于不太流畅的表达能力,使得交谈不能够很尽兴。经过这次的经验,使我更深刻体认到英语沟通能力的重要性,虽然可以讲得出来,但是不够流畅的英语是无法在社交场合为自己加分的。除了英语的能力,观念的实时表达也是重要的因素,想想即使是自己讲中文,也不一定能成功流畅地对谈,简单地将自己的想法快速与别人交流。虽然对于自己在休息时间的社交表现不满意,但也算是跨出第一步,也期许自己能在这方面的能力能有长进。

参加与首尔大学交流活动是一个宝贵且难得的经验,非常感谢台大电资学院与光电所能支持我们出国参加此活动。会议中,直接面对面接触了在各个领域的专业顶尖人士,除了培养我的国际观,也慢慢建立了学术上的自信,了解自己的研究进展的定位。经过了这次会议,我除了期许自己未来的研究进展有重要性突破,也在国际交流的能力能向上提升。

研讨会出席人员合影

 

之二

撰文:光电所博士班学生陈于堂

在这次第三届的首尔大学与台湾大学学生研讨会两天的会议中,总共包含五大主题:光电组件仿真、宽能隙半导体组件、OLED、红外光电组件以及各种光电组件。首先由首尔大学材料科学与工程学系的教授尹义埈(Euijoon Yoon),来为我们介绍首尔大学,再来是由我们光电所的副所长林恭如教授来介绍台湾大学的历史与现况。

首尔大学尹教授与黄所长互赠礼品

台湾大学与首尔大学师生留影

        第一个session关于光电组件仿真与特性,皆由台湾大学的学生报告。第一位演讲者是陈铭锋同学,主要研究题目是利用有限差分法来模拟层状之金属介电材料woodpile之光子晶体的特性。第二位同学是陈于堂同学,主要是利用解析的方式讨论高介电常数之介电质圆柱之负折射现象,并利用有限元素法来仿真圆柱在特定波长之负折射现象。第三位温昱杰同学则是研究波长在7.9到65nm之超音波之非破坏性检测,来重建欲量测之影像。

      第二个session是讨论宽能隙半导体组件。首先由首尔大学的Sung Hyun Park(补成铉)同学对于利用低压MOCVD之InGaN/GaN量子井之长晶技术,可有效降低V-defects之数目。

       接下来是台湾大学的柯闵咏同学,讨论InGaN/GaN p-i( MQW)-n奈米等级之柱状光子晶体制程 ,并讨论此组件在常温下之电性和旋光性。再来是林政宏同学讨论增加LED出光率相关之题目,利用photoelectrochemical(PEC)蚀刻技术来制作光栅结构于InGaN/GaN量子井LED,可增加约70%出光率。

       再来是首尔大学的Dong Hyuk Kim(金东赫)同学,研究主题是关于利用Mg参杂之GaN,主要是利用DMHy来降低Mg-doped GaN中的氢浓度。而第一天最后一位演讲者是台湾大学的赵俊杰同学,研究如何利用epitaxial lift-off (ELO)之技术,将InGaP/GaAs double-junciton micro-cuboid之周期结构转移到其它基板上。

       第二天的第一个session是讨论OLED相关之题目。首先由韩国的同学Jaehyun Lee(李在贤)讨论关于上发光有机发光二极管(TEOLED)之研究,主要是利用p-type dopent之CuI作为电洞注入层(HIL),可有效降低工作电压。第二位关于OLED之研究是利用blue-emitting Ircomplexes来增进蓝光OLED。可提升13.7% (photon/electron) 效率。

       再来是关于红外光波段之光电组件,首先是首尔大学之Keun Wook Shin(申建旭 )讨论利用UHV-CVD在硅基板上长Ge薄膜。再来是台湾大学赖建智同学之研究,主题是关于常温下的CW Cr4+:YAG double-clad crystal fiber laser,而其threshold小于100mW,比目前之文献小。这个session最后一位同学是 Sim Uk(沈旭 ),讨论关于InAs量子点之成长研究。

       接下来的session,首先是台湾大学的王菘豊同学讨论关于利用galium doped indium oxide (Ga:InO) 作成之相变化内存。接着是由韩国的Hee Jin Kim(金希珍)讨论光子晶体相关之题目。然后是首尔大学之Seok Ha Lee(李锡河)讨论关于CMOS制成厚度控制之研究。

      而廖均达同学是讨论利用MEMS技术制作之悬臂梁传感器。最后一位同学是首尔大学之金成焕用光子晶体 激光作为折射率检测器。

       最后在由同学所票选的最佳学生论文奖,台湾大学得奖者是廖均达,首尔大学则是Sung Hyun Park。

 
 

Analyzing the Optical Phase Conjugation Phenomenon via PSTD Simulations

Professor Snow H. Tseng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 曾雪峰教授

Turbidity Suppression via Optical Phase Conjugation is an optical phenomenon that uses the back propagation nature of optical phase conjugate light field to undo the effect of tissue scattering.  We use the computationally efficient and accurate pseudospectral time-domain (PSTD) simulation method to study this phenomenon; a key adaptation is the volumetric inversion of the optical wavefront E-field as a means for simulating a phase conjugate mirror.  Optical phase conjugation (OPC) phenomenon of a phase conjugate mirror may provide a means to disentangle the optical distortion caused by scattering of turbid media.

As shown in Fig. 1, PSTD simulation of light scattering through a macroscopic cluster of dielectric cylinders and reflected back by a PCM is shown.  After OPC, light back-traces and refocuses back to the original location where it first emerged.  Displacement effect (Dy) of the random media is further analyzed and shown in Fig. 2.  The refocused light pulse profile for random medium that is displaced by various Dy is shown in (a)-(f).  The ratio of the total refocused energy to the initial total energy for various Dy is shown on a semi-log scale in (g).  Notice that as Dy increases, the refocused light energy drops rapidly.

The PSTD simulation is a rigorous simulation technique capable of simulating light scattering phenomenon for large-scale problems.  Our simulation results provide important information to experiments to help understand the optical characteristics of OPC.      

Fig. 1. PSTD Simulation of OPC.


 

Fig. 2. The displacement effect of the random medium on the OPC phenomenon.

 

Etching Depth Dependence of Emission Properties from InGaN/GaN Light Emitting

  Diodes with Nanohole Arrays: Analysis of Strain Relaxation and Surface States

Professor Yuh-Renn Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 吴育任教授

We apply our simulation models to analyze the etching depth dependence of emission characteristic of the InGaN/GaN quantum well. The effect of strain relaxation and surface states are discussed in this work. The device structures are shown in Fig. 1(a). Figure 1(b) and 1(c) show the strain tensors εxx with the hole depth equal to 16 nm and 23 nm, respectively.

Fig. 1 (a) A schematic of the nanohole structure. The hole depths are 16nm and 23nm. (b) and (c) show the calculated strain tensor εxx of the nanohole structure with 16nm hole depth and with 23nm-column hole depth, respectively. (d) shows the band structures and wavefunction of 16 nm nanohole structure at X=73.6nm and X=10.2nm, respectively.

As the strain data shown in Fig. 1, the nanohole structure with 23 nm hole depth might have a larger blue shift due to the strain relaxation. In 16 nm hole depth cases, because of the effect of surface states at the air/GaN interface, the fermi level is usually pinned at the surface states level (~ 0.9eV below conduction band for GaN). If the cap layer is thick enough, the effect of the surface states is negligible. However, the distance from the surface state to the quantum well region is only 2 nm in the cases. The pinning position of the surface state will strongly affect the band bending of the cap layer and the InGaN quantum well layer. When the top GaN layer is too thin as shown in Fig. 1 (d), the band bending at the GaN layer is not large enough so that potential at the left side of InGaN quantum well is lifted up, which reduces the QCSE significantly. Figure 2(a) shows the calculated emission spectrum at different position of the nanohole. Due to the surface states pinning effect, our results show that the emission rate is enhanced by 82 times and the maximum of 380 meV blue shift compared to the unetched region. The etched and unetched areas have a significant difference in the emission properties in Fig. 2(b). We can also find that for the hole depth larger than 11 nm (~ 7nm to the quantum well), the emission rates and emission peak start to have a significant change in Fig. 2(c). At X = 33.9 nm, the strain relaxation of quantum well and the emission rate reaches the maximum as shown in Fig. 2(d). Fig. 2(e) shows the emission peak and emission rates versus different positions X. The emission property of the nanohole changes significantly when the hole depth is close to or penetrates the quantum well. One is due to the effect of surface states and the other one is due to the strain relaxation.

Fig. 2 (a) shows the calculated emission spectrum. The emission spectrum at $X$ =10.2 nm and 32.6nm is multiplied by 10 times to make them clear. (b) shows the total emission rate and the emission peak energy versus different positions for the 16 nm nanohole structure. (c) The calculated emission strength and emission peak energy versus different hole depth. (d) shows the calculated emission spectrum of the 23 nm nanohole structure, and (e) shows the emission peak energy and the total emission rate versus different positions for the 23 nm depth nanohole structure.

In conclusions, we have analyzed the emission characteristic of InGaN/GaN LED with depth dependence of the nanohole structure. The emission property of the nanohole changes significantly when the hole depth is close to or penetrates the quantum well. One is due to the effect of surface states and the other one is due to the strain relaxation. Both effects lead to the blue shift of the spectrum and the increase of radiation recombination rates so that it is hard to be directly determined from experimental PL measurement. Our calculation provides useful information for analyzing the spectrum shift in the nanohole array and would be very important factors to be considered when making these similar structures such as nanocolumns and nanorods.

 

Electrical and Optoelectronic Characterization of a ZnO Nanowire Contacted by Focused-Ion-Beam-Deposited Pt

Professor J. H. He

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 何志浩教授

We report on the transport properties of single ZnO nanowires measured as a function of the length/square of radius ratio via transmission line method. The specific contact resistance of the FIB Pt contacts to the ZnO nanowires is determined as low as 1.1x10-5 Ωcm2. The resistivity of the ZnO nanowires is measured to be 2.2x10-2 Ωcm. ZnO nanowire-based UV photodetectors contacted by the FIB-Pt with the photoconductive gain as high as ~108 have been fabricated and characterized.

Figure 1.      (a) SEM image of the test structure of TLM measurement. (b) Total resistance as a function of the length over the square radius of ZnO NW.

Figure 2.      (a) Photocurrent measurement as a function of excitation power intensity at applied bias of 0.5 volt. (b) Photoconductive gain as a function of excitation power intensity. (c) Time-dependent photocurrent rise and decay as obtained by sudden application (at 60 s) and removal (at 400 s) of UV light at the bias of 0.5 volt.


 

 
 

论文题目:可用于增进有机发光组件性能之光学结构研究
姓名:卢英瑞   指导教授:吴忠帜教授


摘要

在论文中,我们研究数种新型结构并用以增进有机发光组件之性能。首先,我们探讨对电极材料不敏感的电洞/电子注入架构。并将上述架构用于白光堆栈串接式组件,使该组件具有良好的光电特性。

接着,用具波长选择作用的反射镜面来调变白光组件的发光频谱,我们实现了在红光、绿光和蓝光波段具有陡峭发光峰的三发光峰白光有机发光组件(如图一所示)。其频谱与彩色滤光片搭配后,可产生饱和的三原色,其色度坐标如图二所示。依类似概念,我们设计另一种波长选择性反射镜面来增进以苝为掺杂物之蓝光有机发光组件的色彩饱和度,其色度坐标可达(0.151, 0.092)。

最后,分析输出端镜面的反射率对微共振腔有机发光组件发光特性之影响,并以实验验证之。

 

Fig.1 Fig. 2
 
 
 

美国奇异公司使用连续滚动条式印刷技术,制作软板OLED照明的圣诞树

美国奇异公司(GE,General Electric)的OLED研究小组宣布,该公司的研究部门——GE全球研究中心(GE Global Research)成功制作了使用OLED照明的圣诞树,如图一。

图一、绿光软性基板OLED所围绕成的圣诞树

该圣诞树的周围缠有宽6吋(15.2cm)×长15英尺(457.2cm)的柔性照明用OLED组件,如图二。此柔性照明用OLED组件乃采用连续滚动条式(roll-to-roll)印刷技术制造,该技术系2008年初由GE公司的研究人员开发而成。奇异公司一直在进行可实现低成本生产的连续滚动条式制造工艺的开发,在OLED照明的商用化领域遥遥领先。GE公司OLED开发项目的负责人Anil Duggal表示:「希望透过圣诞树的方式刺激人们的想象力,展现新一代照明的无限可能性。」

图二、长约四公尺半的软板OLED点亮的情形

GE全球研究中心(GE Global Research)试制的这个软性基板OLED组件使用了与日本的TOKKI(曾跟美国的Vitex系统公司合作过)共同开发的OLED组件之电浆CVD(化学气相沉积)薄膜封装设备。与目前的玻璃封装法相比,薄膜封装法除了可减少材料和设备数量外,还可应用于柔性面板。

这个设备支持TOKKI在其它OLED制造设备中使用的第4代玻璃底板(底板尺寸为730 mm×920 mm)。采用200 毫米见方的玻璃底板进行了技术验证。首先在玻璃底板上形成由透明的ITO电极夹住的约1 厘米见方的Alq3 OLED层,然后在OLED层上堆积厚度为微米级的薄膜封装膜封装。

封装膜由GE全球研究中心开发,透过层迭多层有机物层和无机物层形成阻隔(Barrier)膜,封装OLED层以阻隔湿气或气体等,防止发光层出现老化。在改变有机物层和无机物层的组成的同时形成薄膜。因此层间的密着性较高,可防止将来柔性化时发生破裂(Cracking)等,如图三。气体阻隔性为10-6 g/m2 天。

采用薄膜封装技术,除了无需封装用玻璃、黏合剂和干燥剂等外,还可实现玻璃封装法无法达到的薄型化。另外,目前的封装技术需要洗净封装用玻璃和抽出气体至真空等约5道制程、以及各个制程间的设备自动搬运,而薄膜封装技术只需追加真空腔(Vacuum Chamber)这一道制程即可。与原来的玻璃封装制程相比,有望将设备价格降低一半。

图三、左图为传统玻璃封装方式,右图为新式的薄膜封装技术


资料来源:

GE发布新闻
http://www.genewscenter.com/Content/Detail.asp?ReleaseID=5034&NewsAreaID=2&MenuSearchCategoryID=

GE全球研究中心在部落格中发布的亮灯仪式视讯
http://www.grcblog.com/?p=415

中文新闻
http://big5.nikkeibp.co.jp/china/news/edit/flat200812230125.html

 

 

 
 
 
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