第四十一期 2009年4月刊
 
 
 
發行人:黃升龍所長  編輯委員:蔡睿哲教授  主編:林筱文  發行日期:2009.04.07
 
 

本所4月份演講公告:

 

日期

講者簡介 講題

地點

時間

光電論壇

4/10 (Fri)

黃偉明

友達光電AC Technology Div. Director

TFT-LCD產業及技術概述 博理館101演講廳 14:30~16:30
4/24 (Fri)

Dr. Kui Yu

Steacie Institute for Molecular Sciences (SIMS), National Research Council, Canada

Tuning the Formation of Magic-Sized Quantum Dots and Regular Quantum Dots Aiming at Bio-Related Applications 博理館101演講廳 14:30~16:30

 

 
 
3月份「光電論壇」演講花絮
時間: 98年3月3日(星期二)下午1點30分
講者: 陳陽闓博士(Bell Lab., Alcatel-Lucent Technology, U.S.A.)
講題: High speed electronics and optoelectronics for optic fiber communications
 

陳陽闓博士於98年3月3日(星期二)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說,講題為「High speed electronics and optoelectronics for optic fiber communications」,本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,獲益良多。

陳陽闓博士(中)與本所黃升龍所長(左)及電子所呂學士所長(右)合影。

 

 
 

~ 與韓國首爾國立大學(Seoul National University)博士生交流活動 2008  系列報導 ~

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

on Photonic Materials and Devices

(時間:97年12月14日至12月19日;地點:韓國首爾國立大學

之五

撰文:光電所博士班學生王菘豊

Korea Advanced Nano Fab Center (KANC)

KANC是韓國國家奈米科技製造研究的中心,其任務是發展奈米製造技術給民間企業、研究單位或者是大學來運用。KANC主要專注於化合物半導體材料與奈米元件之研發。它是一個國家級的製程實驗室,距離首爾市車程約1個小時,主建築落成於2006年4月,擁有面積極大的無塵室,總面積達3500平分公尺,可供學術單位借用無塵室內的儀器或者提供民間企業設備租用的服務。

KANC位於一個看起來很空曠的區域,那個區域感覺有點像我們的新竹科學園區,但是我們竹科的建築要多得多。

2006年才啟用的KANC,一進門就可以感覺到它的專業與新穎。我們先在高級的簡報室先聽了一個很短的KANC簡介,接著就在一位接待員工的帶領下前去參觀KANC的無塵室。由於無塵室的潔淨等級很高(據說黃光室內是class 1),我們只能在特別為參觀者所做的走道間參觀。

KANC的無塵室,非常非常地大,地板挑高,不是我們這邊無塵室常見的矽膠地板,咱們的無塵室的等級完全不能相比。無塵室內部放滿了各種可處理4~6吋晶圓的高級機台,包括數台電子束微影系統、KrF Stepper(解析度可達0.25 mm以下)、FIB系統、自動的光罩對準機(Mask Aligner)、自動顯影系統三台(可保証顯影的不均勻度小於3%)。Lift-off製程有一台專門的大機器,其它包括乾式與溼式蝕刻機台、金屬沉積機台、高溫熱退火爐,應有盡有。薄膜成長的部份,也有數台高級的MOCVD、MBE,量測部份則齊集了各種材料分析機台,可說是把咱們這邊的數個貴儀中心合而為一統統放在同一個地方,而且都用非常先進的機台。東西太多又太令人震撼,無法一一詳列介紹,但總結而言,KANC的無塵室裡,從微影、沉積、蝕刻、薄膜磊晶、後端量測,你能想到的儀器它都有,你沒想到它會有儀器的它也有。他們的金屬沉積機台可以一次鍍50片晶圓而且均勻度極佳,在這個實驗室做實驗的學生或研究人員,可說是太幸福了。可見韓國政府全力推展科技的決心!

KANC

Advanced Institutes of Convergence Technology (AICT)

AICT 在KANC的隔壁棟大樓,有鑑於跨領域的合作將成為未來的重要趨勢,AICT是一個提供整合不同領域研究的單位,提供不同領域研究者跨領域研究的機會以互相激盪產生新的創意。AICT共有9個研究單位整合IT、BT與NT等產業。

AICT會選擇適當的計畫支持以鼓勵前端的跨領域合作,在觀看完介紹影片後,我們上樓參觀了AICT的商學院的教室與辦公室、討論室,設備都非常新穎舒適,不過相較起來,還是KANC的無塵室規模較令人震撼。

Inter-university Semiconductor Research Center (ISRC)

參訪行程的最後我們來到了ISRC,這是一個位在首爾大學內的半導體研究中心,無塵室面積仍然很大,地板也跟KANC一樣挑高,它的無塵室分二個部份,一部份是學生無塵室,供學生學習訓練之用,另一部份看似跟KANC一樣管制較嚴格。在學生無塵室內,凌亂的程度與舊無塵差不多,地面上與抽風櫃充滿了不小心倒出來的液體的污漬,不過我們穿著半套的無塵衣進去逛了一會就被裡面的學生請出來了。

接下來我們參觀了Prof. Yoon的MOCVD與CVD系統,整體而言,ISRC與我們台大內部的實驗室的規格是較相當的,不過台大內的無塵室會分好幾個小房間來放置儀器,而ISRC則是一個較大的無塵室放置各種必需的儀器,若要使用多種機台的使用者,較大的無塵室是比較方便。不過台大的製程設備分散各地也有好處,那就是你不用一天到晚穿著無塵衣在一個房間內待上一整天。可以藉著進進出出的機會出來呼吸新鮮空氣。

ISRC

參訪完以上三個韓國的半導體與整合研究中心,最感到震撼的還是KANC的國家型實驗室,在台灣沒有這樣一個設備先進可提供研究機構最先進半導體製程資源的地方可供我們做實驗,因此實驗元件的品質永遠無法有效地提升,這在某種程度上是會降低了研究成果的品質,即使有好的概念,或許也會因為製作環境的不良而無法製出或者無法達到最佳的狀態,因此,韓國的半導體研究人員們,應該是比在台灣的幸福吧。

 

之六

撰文:光電所博士班學生賴建智

第三屆台灣大學-首爾大學光電材料與元件研究生交流學術研討會謹於2008年12月15日上午於韓國首爾大學舉行,並於隔日12月16日下午圓滿結束。此活動始於前年的首爾大學舉辦,基於與會的雙方對於前兩次的活動都有極高的評價,因此今年在所長黃升龍教授的帶領下繼續舉辦第三屆研究生學術研討會活動。此學術研討會有別於一般的國際研討會,是以雙方的研究生為主,所有行前相關的事務,包含會議舉行方式、會議議程乃至於會議主持人等,均為雙方各派學生代表相互協調籌劃完成。此外在行前的工作分配上,也都讓每位學生主動參與研討會相關的事務,大家盡心盡力地準備好各自負責的項目,能夠參加此次的研討會是一個很寶貴的經驗。除了兩天學術研討會之外,尚有其他交流活動,包含校園及國家級大型實驗室參訪、文化導覽、雙方師生聚餐等,這些交流活動讓我體認到同為亞洲國家之第一學府學生的特質與差異,更進而相互了解各自的文化、學校、國家及研究成果在他人眼中所扮演的角色與定位。

首先前兩天是雙邊學校的研究生交流活動,每位學生報告均為二十五分鐘,主要介紹其實驗室所包含的研究領域以及個人的研究主題,並於第二天閉幕時相互選出最佳論文獎予以鼓勵。在這一次長時間的英文報告中,對我及其他學生而言都是第一次嘗試,除了事前需認真嚴謹準備自己的報告內容並演練外,與會時亦需仔細聆聽每一場報告並提問,使得兩天台上台下的交流互動相當頻繁,即使領域較不相同的我也能從中獲得不少新知與靈感。另一特別感想是首兩天的交流中,首爾大學也派了幾位碩士班學生上台英文報告,相較之下英文似乎較臺大的碩士班學生來得好,或許明年在臺灣舉辦的交流活動,亦可讓碩士班學生來作英文報告,增加其國際交流的經驗。

在研討會及文化導覽後,隔天是參訪國家級大型實驗室活動,其中一地點為首爾大學材料館內的實驗室Inter-university Semiconductor Research Center (ISRC)。ISRC是個經過整合規劃的大型無塵室,創立於1985年6月,主要研究包含VLSI、MEMS、display元件設計及以Ⅲ-Ⅴ和Si為主之研究,主要研究經費分別來自學校、政府及業界。此中心設有以學生為專職管理人員,於2007年包含40位博士班學生及60位碩士班學生。實驗室內包含了公用及各自實驗室私人的機台儀器,另在各實驗室門口貼有各機台的super user名單以及實驗室內儀器設備擺放的相關位置圖;而在空間規劃上,入口處設有更換無塵衣的地方及個人的置物櫃,此外所有的氣體管線線路均安裝在地面之下,且設有方便開關控制的窗口,此設計使得大家對實驗室管線盤據的想法完全改觀。若將此中心和臺大實驗室情況作一比較,可發現ISRC其儀器設備較為集中且整合各系所的實驗資源,從磊晶、製程到封裝的設備都相當齊全,如此一來在制度及管理上也較能落實。而臺大的實驗室或研究中心,其設備是針對該實驗室之研究方向而購置,雖然每個實驗室能夠獨立作研究,但比較起來較缺乏垂直整合。且由於儀器設備各屬於不同實驗室,在使用上也有相當多的限制。此次實驗室參訪實讓我體驗到韓國的研究環境及研究精神與臺灣的差異處。

最後感謝電資學院與光電所的支持,促使這項寶貴的交流活動能順利舉辦,也感謝台大與首爾雙邊大力推動此活動的教授以及工作人員,特別是行前花費許多心力協調確認研討會議程的學生隊長(柯閔詠學長 )與處理各項代辦事務的所辦筱文小姐。

 

 
 

~ 諾貝爾化學獎得主‧李遠哲院士(前中央研究院院長)專訪 ~ 【三之二】

 

(2008年9月11日攝於中央研究院原子與分子科學研究所)

 

★    緊接著,我們想請李院士以自身的經驗與同學們分享如何充實研究生生活,應往多元化亦或是專一化發展呢?

 

問:來之前我們看了很多關於院長的訪問,有提到說您的父親最早是寄望您走醫學,當個醫生;甚至是您到大學時,有經過轉系,那時候,其實我還蠻喜歡這個段落的,就是晚上走過系館,看見化學系燈全部一片亮的,是全校最熱心從事研究工作的系。當下可以在那樣的夜色裡做出轉入化學系這樣的決定,我是覺得還蠻有感觸的,其實這就是一連串專心致志的過程。還有您之前在研究所的時候各種專長的培養,然後一直到現在,您也從事網球等運動,這就是一個比較多元化的發展。想請教您說,這種決心和專一是要怎樣跟多元化平行而來 ?

 

答:很有趣的是,我打網球,但是呢,我棒球打得也不錯;我打少棒打二壘手,曾經參加全縣(新竹縣)少年棒球比賽冠軍,也參加全省第一屆少年棒球比賽。我也打少年乒乓比賽,我們代表新竹縣也得過全省冠軍,所以有時候在研究所裡面,學生跟我打乒乓球,我的研究團隊裡面沒有人能夠打得過我。我到外面打棒球打得很好,他們就一直奇怪說:「李教授,你每天在專心做學問,但是你好像每個球類都花了不少心血,你哪裡找那麼多的時間?」其實學習本身是有階段性的,我小學五年級的時候就打少棒,打到六年級開始打少年乒乓球,後來到初中,我在新竹中學的時候,班際比賽,棒球跟乒乓球都打,但是我也開始打網球,也打得不錯,高一時便成為學校軟網隊的一員,後來到美國之後,開始每週打一次排球,打得還不錯。所以每個階段,其實為了身體的健康,每個禮拜都花點時間運動,就看那時的環境與興趣。後來回加州後打慢速壘球,打了一段很長的時間,回來的時候再開始打硬式網球。所以多元化,就是為了身體的健康,我是年輕的時候開始,棒球、乒乓球、網球,每一樣都打,都認真花了不少心血來打好基礎,所以就學了很多,但是每個階段花的時間並不是那麼多。其實學問也是很相似的,你學物理,基礎的物理到複雜的體系,到學化學,這是每天在擴展的事,但是基礎的東西不會忘記,也不應該丟棄掉。

 

我小時候因為在變盪的日子裡長大,二次大戰結束之後,台灣就回歸祖國”;那時候看到世界的急速轉變,日本人走了,後來也看到大陸的社會主義革命帶來的影響,看到以色列建國之後造成的巴勒斯坦難民的問題,所以我小學四、五年級的時候,常常對世界的變化非常地敏感,常常問為什麼?這些有基本的道理嗎?常常在探索這些事。到了小學五年級的時候,看了一本雜誌叫開明少年”,看到蘇聯社會主義革命帶來對一位農奴的改變,我常常跟我媽媽說是我們現在的社會不理想,但是經過大家的努力,是可以改變過來的。到了高中的時候,我說我學科學是要了解客觀物質運動的規律,這些客觀物質如果沒有運動的規律的話,我們還學什麼?每天都變新,一個分子今天這樣、明天這樣,沒有規律,那我們還能夠研究嗎?所以我說我們學科學是要掌握物質運動的規律。那我當然也想到說,那我們的社會呢?一萬年前農業發生的時候,是世界各地發生的嗎?奴隸社會為什麼會消失?為什麼農業開始跟母系社會有關係?這些客觀世界運動的規律,跟人類社會的發展有關係嗎?所以那時候馬克斯跟恩格斯的思想,特別是恩格斯的自然辯證法,引起我很大的興趣,馬克斯講的生產力與生產關係對整個社會進步的關係,他的描述,我是很感興趣的。但是那個時候是反共的時候,如果有人知道我念馬克思的書,或是恩格斯的書,我可能早就不在這裡了,早就被槍斃了。所以我說一個人的多元化常來自不同的關懷面,因為我關心我們居住的社會、生活的環境,我身為一個科學家,想了解客觀世界的改變,所以這些關懷面一直陪伴著我長大,所以不是說刻意地要把它弄寬廣,或者是怎麼樣。

 

所以很有趣啊,1986年我得諾貝爾獎之後,加州大學因為亞洲人的一些問題,特別是學校在招生方面對亞洲人有些不公平的措施,引起很多的反彈,校長要我當亞洲事務委員會的co-chairman,我當了召集人之後,常談到社會上的很多問題,很多華人教授看到我就說”very surprised”,很驚訝我在實驗室裡面花這麼多時間,為什麼對社會,或是對很多事情了解這麼深?他們當然不曉得就是,我成長的過程中,一直在關懷社會上的很多事,不是說突然從實驗室裡跳出來,我才開始關心這些事,不是這樣子的。(那院長應該會想要勉勵現在的同學,事實上不需要刻意地去尋找所謂的多元,而是你去找出你在生活中想要關懷的東西,然後持續地去關注它?)是,身為社會的一份子,身為一個公民,當然,這是我們的社會,我們是當主人,要關懷社會上發生的很多事,不是好像太被動地被人家擺佈。現在很多不好的情況是,好像進了小學之後,就準備國中畢業之後的考試,上補習班、考好試的話,好像就是家長最高興的,所以這樣子被拉著走,早就忘掉我們是生活在地球上,在大自然的大環境中發展過來,早就忘記這件事。

 

(所以這本來就應該是一件很自然的事,就是我們要關懷我們的生活裡面很多的面向?)但是我如果跟現在很多年輕人,尤其是在大都會長大的人跟我做一個比較的話,我常常會對他們有很大的同情心。我上小學一年級的時候,因為二次大戰已快到尾聲,美國飛機每天在轟炸台灣,所以學校解散了,我們到山上過了兩年沒有上學的生活,但是這兩年對我的影響很大。因為在山上我們過了一個比較原始而自然的生活,跟農民在一起,那時候沒有電,要學會怎麼樣在大自然裡面存活下去,看著植物的成長或者是花粉的交配,農民還告訴我怎麼看天氣、看雲判斷等一下是否會下雨,學會很多很多事,每天我與姐姐要挑水,從山底下挑回來供家人使用,辛苦地做了很多工作,我卻覺得這兩年是我真正活過來的兩年。所以常常有人問我說,你這一輩子在學校接受教育,哪一段對你最有幫助?我說就是這兩年,沒有上學的這兩年,那老師就很不高興啦,好像老師不管用,我說不是,是在大自然裡面,和大自然在一起生活而且從大自然學習的這兩年。現在很多年輕人就沒有這個機會了,沒能在大自然的環境裡面生活。所以有時候我也講,你如果看工業革命發生之前,那時候人類的生活一切都靠陽光,造就植物的成長,動物和人類的衣食住行都靠陽光,我小學一年級二年級的時候,日月潭已不發電,整個台灣沒有電,我們在山上過的生活就是靠陽光,一切的一切都是靠陽光。現在我們不是了,所有的東西都是地底下挖出來的,鋼鐵、水泥、煤、石油,結果我們對礦物能源變得那麼地依賴,像一個敗家子,傾家蕩產,在短短的幾百年內把地球蘊藏的化石燃料消耗殆盡,也破壞了我們的生態,脫離了大自然、脫離了陽光,所以現在面對著很大的困境。所以我一直主張我們要回到太陽的懷抱,要回到大自然,如果要這樣做的話,除了科學的發展,尤其是利用光電效應怎麼樣把太陽光好好利用之外,我們要學會過比較簡樸的生活,學會怎麼不過度使用天然資源而過美好的日子。

 

    那麼,李院士對能源光電、節能光電在台灣的發展遠景有何看法?

 

問:那就再承續這個問題問下去,院長期望我們回到太陽的懷抱裡,身為光電所的一份子,我們應該朝哪些方面去發展?

 

答:每次談到怎麼樣利用陽光、怎麼樣省能,我們便該記得,太陽在一個小時之內,照耀地球所提供的能量是人類社會一年使用的能量的總和,你就知道太陽是多麼地偉大。不幸的是,我們現在看到太陽,到了夏天,就好討厭,把冷氣機開啦,把熱送出去啦,就沒事了,所以我們住在城市裡的人過著比較排斥太陽的日子,過得太久,忘記太陽的好處的日子了。但是太陽給我們的能量如果好好利用的話,我們就不需要靠礦物燃料的燃燒發展下來。所以現在光電方面的研究變得很重要,也引起更多人關注,尤其在兩個面向,一個是photovoltaic,就是怎麼樣利用陽光,將陽光給我們的能量轉換為電,或者是經過光、催化劑進行化學作用把水分解為氫和氧,或者是把二氧化碳還原成簡單的化合物,這些都是光電效果可以用到的。另外如果看到我們通常使用的電,用的最多的,在美國40%是用在屋子裡面,就是辦公室跟家裡面,這裡面照明也是很大的部分,鎢絲燈發出來的光的效率大概只有百分之一左右,現在的螢光燈可以到百分之十左右,但是如果用light emitting diode應該可以到百分之三十左右,這裡面有很大的改進的空間。所以常常大家就說家居要省能,就要在照明方面,尤其是電光的轉化。

 

當然光電的轉化,可能是多方面的,有些是光被吸收發熱再轉化成電,這方面的工作很多人也在努力,比如在南加州,或者是以色列,他們把陽光用反射聚光鏡,把一個放在焦點的裝有吸熱劑的黑色的管子加熱到很高的溫度,然後用它儲存的能量來發電;或者是有人用半導體,把熱電效果反過來使用,也就是說,通常我們可以找到半導體,通電之後一邊熱一邊冷,現在外面賣的很多像冰庫、藏酒的,或者是存放照相機用的除濕機等,但是我們也可以找到半導體,如果一邊加熱,一邊放冷,那麼它就會產生電壓差而產生電流,也就是通常我們說的”溫差發電”,可以用工廠的廢熱來發電。

 

不過,最主要的還是說我們要回到陽光的懷抱,是太陽把我們帶到這裡,地球誕生之後是經過陽光的照射、生命的現象的發生、光合作用、生物的演化,人才出現在這裡。所以我常常看著太陽說,是啊!是它!是太陽把我們帶到這裡,我們如果沒有學會回到它的懷抱,人類不會在地球上永續發展下去。所以你們是在全校最重要的一個所,畢竟太陽給我們的光是最重要的。

 

    關於研究所的教育,除了請李院士給同學們一些建議與勉勵,我們也蒐集了幾個老師們關心的議題,想請教李院士的看法……

 

問:台灣的教師常常會面臨升等的問題,也就是以發表數或是發表期刊的質量來評比。那麼,老師要如何在純粹專心自己的研究,或者是引領學生進入研究、把研究當成興趣,甚至尋求維繫實驗室所需要的經費等目標上取得平衡?

 

答:通常一個人找到一個教職的時候,總要提出一個很有趣的題目,而且是很新的,他申請經費的時候,如果一切正常的話,應該申請經費不會有很大的問題才對。但是呢,申請經費要經過的peer review確有一個很大的問題。通常科學的進步都是當年輕的科學家在實驗室裡面做出新的研究成果,說:「老師你錯了,教給我們這一套不對啊,我在實驗室裡面得到的結論完全不是這樣子,我說給你聽,這個現象原來是……。」如果你對的話,科學才進步啊,如果老師每天在課堂裡面說就是這樣那樣,你考試考得多好,但是科學進步了嗎?科學不會進步的,你只是學到老師教的這一套,也就是說,只學到了人類已累積的知識,所以我們一直說,科學的進步是當年輕人找到老師講的是不對的,掌握了一些新的東西,說老師你不對的這一剎那間,就是科學進步的時候。

 

但是你寫一個proposal,常常會看到一個現象就是,年紀大的人,依據他們的經驗就說,這怎麼可能嘛,這不可能的,那些他們年輕時已經做過了,那是不可能的,他沒想到可能是年輕時做不好,沒想得透徹,他就要退件,然後年輕人就很氣餒說,那怎麼辦呢?接受他們的看法嗎?或是重新寫proposal?所以這個peer review如果不是Reviewer有遠見,是有問題的,或者是同行評估如沒有好的評估的人,是有問題的。除非這一個資深的同行,他看了說,這個不可能,依我的看法是不可能,但是它真的做出來的話,它可能是有很大的衝擊、很大的轉變,那他做的事有可能的機會嗎?難道我錯了嗎?如果他願意比較保守地說,這個構想我覺得也許不可能,但是值得一試,這裡面就牽涉到很多資深的人的素養,跟他的遠見、他的心胸,這是很有關係的。

 

通常愈新奇的想法,沒人想過,也就不會有同行的。美國有一個好處,一個助理教授申請教職都要建議,我到貴校來我想從事一個沒人嘗試過的研究工作,學校看了他的提案,就要下判斷,如果這方面的研究有人做過,也用相似的方法有不少人在嘗試,學校沒有什麼興趣。但是如果他的proposal裡面提到,我要做一些有趣的、沒有人做過、沒有人知道的很重要的問題,學校就會覺得真的是這樣子的話,那這位年輕人很可能有很大的突破,學校也許就給他教職,提供經費讓年輕人就開始做。我年輕的時候,當我的指導教授說你可以留下來,做你喜歡做的事,我有足夠的錢,讓你做。這是我第一次,沒有經過peer review,就動手開始做了。所以那時候,我設計並建造儀器,根本沒有把整個儀器架構畫好了之後,給人家審查,也就沒機會讓人家說這個不可能,然後又退回去答辯。我設計了儀器的某一部份就把加工圖送到機械工廠裡面,然後就開始動工啦。第二次我到哈佛大學跟Herschbach教授做,做交叉分子束的實驗,也是一樣的。Herschbach教授覺得我不錯,他相信我應該可以解決這個問題,他沒有說我要把整個東西設計完之後,讓人家去審查,使我能夠在大架構想妥之後,一面設計一面加工,他就是信賴我,每次看到我就說:「你一定可以做成。」給我很大的鼓勵與信心,然後我也就完成了我們的理想。後來到芝加哥大學當教授,他們根本就是採取一個態度要幫助我成功,學校給我很大的幫忙。所以我走過的前一段日子裡,沒有經過這個peer review,這確是好事,因為在我們之前沒有人成功也就沒有這領域的專家。

 

我在哈佛大學做研究的時候,有一次加州理工學院的一位很有名的教授走進來,看我在做設計,他說:「你是博士後,你在這裡一年半,你要做這個儀器?」他笑我說:「不可能的,不可能。」他說:「我已經做了好幾年了,至少有五、六年了吧!我有十幾個人跟我研究,我最近才覺得以後的五年我可以解決這個問題,但是你怎麼可能嘛?」但是我知道他以前沒有做對啊,他整個想法是不對的,我知道問題的關鍵,我相信可以解決。所以這裡面我剛才講的是一個體系的問題,就是制度的問題,把proposal寫完之後,送給peer review,peer review很多回來之後就說這不可能。翁院長,我請他到中央研究院做研究工作,他是非常出色的科學家,他常常就是用比較人家想像不到的,用碳水化合物的很多微弱的反應裡面,找一些重要的東西,他在台灣送出去的proposal,每次都被turn down,評估的人都覺得是不可能、根本不可能,也就得不到經費。是我在後面,我當院長相信他,給他經費,請他回來當基因體研究中心的主任,至少他在台灣有人在後面支援他。所以這裡我確實同意剛才你們教授講的,研究經費的獲得,跟做研究,目前情況是不理想的。

 

但是呢,如果research proposal被reject的話,或者是你的paper被reject的話,你也許可以說,我的工作太先進了,沒有人了解,所以可不必難過也不要氣餒,要好好地證實你是對的;但是同樣的,你不能夠太固執,明明是自己沒有想清楚,以為自己是了不起的,那就不對了;所以這裡面有很多很微妙的互動關係。所以我太太常常對我說:「你應該要更有信心啊,好像你不是一個很有信心的人?」但是我常常反問自己,我的想法對嗎?別人說我不對,這真的是不對嗎?這裡面啊,就有很多反覆琢磨的地方,我也相信,太有自信的人也許也不適合做深入探討的科學家。

 

至於教學方向,我們在學校裏面當教授,其實教育下一代,是一個最重要的工作,而且如果你想好好教育學生的話,準備每堂課你就一定會想到說,我怎麼樣教,提出什麼樣的問題,學生才會懂得更好,這確實也是一個挑戰。所以在美國我看到的很多好的科學家,他們對教育都很熱心。糟糕的就是現在的教授要發表很多的論文,累計了很多點之後,學校才讓你升等,所以為了研究就忽略了教學。通常,在好的大學裡面,一個好的教授,要做好的研究工作,也要教好書,帶好學生,這都是學校裡面的要求。所以通常大學裡面,要求三樣事,第一個是研究,另一個是服務,就是在學校、學術社區,或者是國際學術交流有關的服務,到底做了多少?第三個是教育,上課討論或者是帶學生,你到底做了多少?這是很重要的;因為學校覺得重要,這些都是在評鑑的範圍之內,所以相互之間不會有矛盾。

 

我到芝加哥大學當教授,學校給我的contract是三年,一聘三年,兩年之後學校就給我review,然後決定要不要續聘。我記得我太太那時候非常不喜歡芝加哥,冬天又冷,我們居住的環境是在貧民區裡面,常常有人搶東西,她自己也曾經在一個店裡面被持槍的人威脅過,她很不喜歡,所以她一直說要離開芝加哥,我也從來沒有想到tenure的問題,我告訴我太太說,contract要三年,三年就走了。結果學校兩年之後就告訴我,下一年要升你做副教授,我就不好意思走了,就變成associate professor。後來又過了九個月,學校就告訴我到了元月一號,就是升做associate professor之後一年又三個月,就要升我為full professor,學校很快地替我升等,所以我又不好意思走了,就總共在芝加哥大學待了六年。所以那一陣子,其實從來沒有擔心要升等啦這些,都是全心在做研究,那麼升等是隨著來的。現在是有一點不一樣了,有很多是不太理想的,但是你如果好好地做,做出別人沒做出來的、或是沒人做的成果,那麼升等或受長聘也應該是可以迎刃而解的事。

 

    李院士在美國有多年的教學經驗,對於如何與學生互動、舉辦Group meeting的方式等等,有什麼心得呢?

 

問:教授您在美國有多年的教學經驗,可否分享一下您如何與學生互動?還有group meeting舉辦的方式等等?

 

答:我在美國起初很不習慣的,就是美國的社會「人生而平等」這個觀念非常徹底。所以我跟Professor Mahan做研究工作的時候,我第一個月,叫了聲Professor Mahan,他就要我稱他Bruce,他叫做Bruce Mahan,叫Bruce,我是很不習慣的,總稱呼他Professor Mahan,經過了六個月,才開始稱呼他Bruce;也就是因為師生之間來往很平等,所以我們無事不談,而且討論的是從非常平等的立場,學生也不會覺得他們的問題可能是個笨問題,也就常常問很多奇奇怪怪的問題,所以做老師的便也得回答很多奇怪的問題。

 

我在加州帶學生,跟學生的接觸是三個層面的,一個是我到實驗室裡面跟學生在一起。因為從我當助理教授開始,就裝很複雜的儀器,整天在實驗室裡面,跟學生一起研究,這時間花得很多。第二個是中午午餐的時間,我們在山坡上實驗室外面一個很好的餐廳坐在室外,能看到舊金山海灣,很漂亮,我每天中午一面吃午餐,無事不談,有時討論有關研究的事,有時候女生們也會談起將來她們當教授,除了研究教學,還要照顧小孩子的成長,似乎比男生辛苦。所以我與學生的接觸可説是非常地頻繁。那麼至於group meeting,我們每一個禮拜有一個晚上的group meeting,常常討論好幾個小時。我是覺得我在跟學生互動的過程中,啟發學生是最重要的,跟學生討論,不管是問題是多麼地不精緻,老師該很有耐性地說:「是這樣嗎?」,讓他們有參與討論的空間,這是很重要的工作。但是培養學生最重要的莫過於成功的累積,也就是當我看到一個學生,他好像不是那麼地積極,或者是那麼地能幹,但是呢,讓他做一個較簡單的project,他做成了,他的眼睛就開始發亮了,不錯,做成功了,然後再給他一個較難的project,慢慢地累積成功,使他變得更大膽,而且更有創意。如果你一開始就給學生一個他根本不可能解決的事,他會很氣餒,所以這對學生的培養確實是很重要的。因為我不是我自己的學生,所以我從主觀的立場並不曉得我作為一個指導教授到底怎麼樣,但是很多離開我實驗室的人,都說在我的實驗室裡面做研究是一件非常興奮快樂的事、很enjoyable的事。

 

我在美國有一件覺得很驕傲的事,兩年前化學系的彭旭明教授,拿了一本化學教育雜誌(Journal of Chemical Education),他說:「李教授,你知道嗎,在美國最近做了一個survey,就是到底誰培養了最多美國研究型大學的教授?」他指著我的名字,他說:「是你耶!」因為他們是做過去25年的統計,這些在麻省理工學院、加州理工學院、芝加哥大學等研究型大學的教授,是從誰的實驗室裡出來的最多,是我的最多,在這些有名的大學裡面,有13位教授是我以前的學生,第二名是9個;可是那時候我已經離開美國十年,所以我15年培養13個,比第二名的25年培養9個,我是高高在上的;那個雜誌裡面就說,他培養了這麼多的學生,可能不是因為他得了諾貝爾獎之後,很多人跟著他來,因為在加州大學、MIT……得過諾貝爾獎的人還不少。這是我常常覺得很驕傲的一件事,至少培養了一群頂尖的科學家。

 

    依台灣的現況來說,假設研究資源有限,李院士覺得老師們應該如何去斟酌應該要帶多少學生、怎麼樣分配資源,才是最好的呢?

 

問:院長,您在一個時期裡面,學生的數量大概是怎麼樣的?

 

答:開始在當助理教授的時候,學生比較少,後來越來越多,到最後有二十幾個,二十幾個裡面有一半是博士後的研究員,是從世界各地來的,另一半是學生,十幾個學生。(這十幾個學生,您覺得您分給他們的時間,是游刃有餘的嗎?我知道我們有很多的老師,他們面臨的狀況是,他覺得他現在的研究資源,好像不是那麼地足夠,他的時間精力也不夠,當然他會很猶豫,想要多帶一些學生,可是事實上他又不知道如何去斟酌應該要帶多少學生、怎麼樣分配資源,才是最好的?)你如果收學生,把他們當做廉價勞力,是你的雙手,替你做些事,我想是不好的,台灣很多的學校就是這樣。你收了學生之後,你不要告訴學生每天怎麼做,讓他自己去找,但是你要在旁邊看著他成長,有時候他在討論的時候,你要跟著深入討論,所以該常常跟他們在一起。我常常收到十幾個學生,我日以繼夜,在實驗室裡面,跟他們在一起,覺得十幾個已經夠多了,博士後的研究員較自主,時間花得較少。當然這還要看老師的投入,我算是非常投入的教授,因為我做實驗,而且一直做新的事,所以我常常也好奇,想親自了解到底是怎麼樣,因此我在實驗室裡面的involvement很多,所以看十幾位學生每個階段的成長,我覺得十幾位已經是很多了。(所以教授您是覺得說,要看老師自己可以投入多少?)是,或者說願意投入多少。我在芝加哥大學當教授的時候,有一次帶一位學生去開會,他碰到他的一位朋友,他朋友看到我站在他旁邊,他根本不曉得我是他的指導教授,他就問他說:「Hey!Jim,你跟你教授見面是多頻繁的事呢?」Jim轉過來就說:「每五分鐘。」他那個朋友就說:「真的?每五分鐘?」Jim就說:「他跟我做(研究),他是整天跟我一起在做,所以他整天就在看著我。」所以我在實驗室花很多很多的時間。

 

    李院士覺得要如何誘導學生對實驗研究工作有興趣及參與感,以啟發學生選擇研究領域,從事更深入的研究工作,使具備開闊的研究國際觀呢?

 

問:那教授您是否一開始就用啟發的方式,去找到學生可能對什麼有興趣,他才能夠去決定研究的題目?像我們有些年輕的老師,一方面是因為他們的經驗還不太足夠,加上現在有些同學比較被動,他們會很好奇地想要知道教授您在這方面的經驗,是一步一步地去引導他們?

 

答:是啊。(所以您不會一開始就給他們一個方向?)我要稍微公平一些,因為在加州大學的化學系,是全世界數一數二的系,尤其是在物理化學的領域裡面,我們在全世界可能是最好的系,所以我在加州大學收進來的學生跟博士後,都是非常非常優秀的學生,他們都有很大的熱忱,想成為科學家,所以引導他們是比較容易的。上個月,有一位助理,在基因體中心,要我寫介紹信,我說:「妳為什麼找我呢?我又沒有看到妳做過報告,也不瞭解妳的工作,雖然在一個大團隊裡面,妳是一份子。」她就說:「我老闆不替我寫信啊!」「為什麼不寫信?」她說:「他嫌我太懶惰。」我說:「妳真的是很懶惰嗎?」她說:「有時候,我身體不舒服……。」反正就是很被動,我說:「妳申請過外國的學校嗎?」「我申請到英國劍橋大學。他們看了我的成績之後,寫了一封信說,我要的學生都是成績很好、很優秀的學生,我們不要妳這樣子,過去看不出有很好的表現。」她轉過來就說:「李教授,我還是比較喜歡我們的制度。」我說:「什麼制度?」「我們聯考的制度。」我說:「為什麼聯考的制度很好呢?」「就根本不要讓他們看我的成績單啊,就看我考試的表現,我可以做黑馬啊!」這女孩子相信她是黑馬,她只要在考試考高分就會進去,進到學校裡面,所以她就很不高興劍橋大學還要看她的成績單,她覺得她是黑馬;我把她訓誨了一頓:「要當黑馬的話,要有實力才能當黑馬,有人是很幸運,但是幸運的女神,只會照顧有準備的人,沒有準備的人,幸運的女神是不會照顧的。」後來我還是替她寫了介紹信,介紹信寫得很坦白,我說她在這裡工作,表現並不是很好,她很聰明,但是沒有經過努力,我是說如果她努力,你們能夠啟發她努力的話,可能會有成果。她後來到英國一個大學裡面念一年的碩士program,我想對她是公平的,有時候應該經過一個考驗。但是我也跟她目前的老闆講,你不能說她懶惰就不寫介紹信,介紹信要寫得誠實,你不能把一個懶惰的人,寫成他好像真的是一個很用功努力的人,那是不對的,你要正式地說他的問題在哪裡,下一個接他的人,應該了解他的問題,然後才能幫助他。

 

【 精彩內容,下期待續~】

 
 

Study on the decay mechanisms of surface plasmon coupling features with a light emitter through time-resolved simulations

Professor Yean-Woei Kiang and Professor C. C. Yang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 江衍偉教授、臺灣大學光電所 楊志忠教授

The transient behaviors of the dipole coupling with surface plasmon (SP) features in an Ag/dielectric-interface grating structure in order to understand the characteristics of those dipole-coupling features are demonstrated. In particular, the major decay mechanisms of those coupling features can be identified. For comparison, the time-resolved behaviors of the resonant surface plasmon polariton (SPP) coupling feature on a flat interface are also illustrated. Among the three major grating-induced SP-dipole coupling features, two of them are identified to be localized surface plasmons (LSPs). The third one is a grating-assisted SPP, which shows two decay components, corresponding to the first stage of SPP in-plane propagation and the second stage of coupling system decay. In all the dipole coupling features, metal dissipation can dominate the energy relaxation process, depending on the assumption of damping factor. All the dissipation rates are proportional to the assumed damping factor in the Drude model of the metal. The dissipation rates of the LSP and resonant SPP features are about the same as the damping rate, implying their local electron oscillation natures. The dissipation rate of the grating-assisted SPP feature is consistent with theoretical calculation. In the LSP features under study, dielectric-side emission is prominent. The coupled energy in the grating-assisted SPP feature can be efficiently stored in the coupling system due to its low emission efficiency and effective energy confinement through grating diffraction.

Fig. 1. (a) Two-dimensional Ag/dielectric grating structure in the x-y plane. The dipole, Jx, is located 10 nm right below the center of a grating groove, which is defined as the origin, O, of the coordinate system. The flat interface structure is depicted by the dotted line along the x axis. (b) The dipole radiation power spectrum (continuous curve), the dielectric-side emission spectrum of the SP-dipole coupling system (dashed curve), the radiation power spectrum of the control case (dotted line near the bottom), and three source spectra (dashed Gaussian-like curves) for the three SP-dipole coupling features (A-C) in the grating structure. (c) The dipole radiation power spectrum (continuous curve), the dielectric-side emission spectrum of the SP-dipole coupling system (dashed curve), and the source spectrum (dashed Gaussian-like curve) for the SP-dipole coupling feature D in the flat-interface structure.

 

Fig. 2. Field strength (absolute value of Hz) distributions of the dipole-coupling features A-D in parts (a)-(d), respectively, at the individually chosen delay times for showing the broadest field distributions along the x axis when g = g0.

 

Fig. 3. Time-resolved field intensity profiles at point O of the four SP-dipole coupling features. The source profile is shown and labeled by S. The fitting lines for calibrating the decay times are plotted. The insert shows the linear-scale profiles for demonstrating the temporal peak positions. The damping factor g is set at g0.

 

 

 

 

 

Research Accomplishments in 2008, Wide Gap Semiconductor Laboratory

 

Professor Zhe-Chuan Feng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 馮哲川教授

l “Structural and Optical Studies on Ion-implanted 6H-SiC Thin Films”, Z.C. Feng, et al., Thin Solid Films, 516, 5217-5226 (2008). Below are Raman and IR spectra for C+/Al+ co-implanted & annealed 6H-SiC

 

l     “Optical Investigation of GaSb Thin Films Grown on GaAs by Metalorganic Magnetron Sputtering”, Z.C. Feng, et al., Thin Solid Films, 516, 5493-5497 (2008).

 

Raman spectra from three MOMS-grown GaSb/GaAs (001) grown at substrate temperature of (a) 480, (b) 440 and (c) 400, and (d) a bulk GaSb.

Raman spectra from a MOMS-grown GaSb on GaAs (100) with Ts = 480, under different excitation wavelengths between 4579 and 5017 Å from an Ar+ laser.

 

l     “Emission dynamics of InAs self-assembled quantum dots with different cap layer structures”, L.M. Kong, Z.C. Feng, et al., Semiconductor Sci. & Technol., 23, 075044-8 (2008).

        Below are PL, TRPL and decay time-T plots of three InAs-QDs with different cap layer structures.

l       Book <III-NITRIDE DEVICES AND NANOENGINEERING>, Zhe Chuan Feng (National Taiwan University), Imperia College Press, London, 462 p., 2008. http://www.icpress.co.uk/cgi-bin/htsearch, ISBN 978-1- 84816-223-5. This book, consisting of 15-well written review chapters, provides useful information to the device and nano-scale process, fabrication of LEDs, LDs, photodetectors and nano-devices, characterization, application and development on the III-Nitrides semiconductor devices and nano-engineering.

l       book chapter, “Structural and optical properties of InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diodes grown by metalorganic chemical vapor deposition”, Z.C. Feng et al., in <<III-Nitride Devices and Nanoengineering>>, Chapter 3, pp.57-88, Imperial College Press, London, UK (2008).

 

In additions, Prof. Feng has in recent years published a series of specialized review books from world famous scientific publishers in USA, Germany, UK and Singapore, especially for wide gap semiconductors:

<III-NITRIDE SEMICONDUCTOR MATERIALS>, Zhe Chuan Feng (National Taiwan University), Imperia College Press, London, 440 p., 2006. ISBN 978-1-86094-636-3, (12-chapters)http://www.icpress.co.uk/cgi-bin/htsearch.

<SiC Power Materials  Devices and Applications> by Zhe Chuan Feng (National Taiwan University), 450 p., 2004. ISBN: 978-3-540-20666-8, http://www.springer.com/materials/. (11-chapters)

<Silicon Carbide: Materials, Processing and Devices> by Zhe Chuan FENG/Jian H. ZHAO, Taylor & Francis Books, New York, 416 p., 2003. ISBN: 9781591690238, http://www.taylorandfrancis.co.uk/. (8-chapters)

<POROUS SILICON>, Z C Feng & R Tsu, World Scientific Publishing, Singapore, 488 pages.

<Semiconductor Interfaces, Microstructures and Devices: Properties and Application>, Zhe Chuan FENG, Institute of Physics Publishing, Bristol, 308 pages.

<Semiconductor Interfaces and Microstructures>, Zhe Chuan FENG, World Scientific Publishing, Singapore, 328 pages, http://www.worldscibooks.com/nanosci/1568.html

 

 
 

論文題目:鎵擴散式鈮酸鋰光波導特性之研究

姓名:黃文宏    指導教授:王維新教授

 


摘要

本論文首度提出以氧化鎵作為擴散源,成功的製作鎵擴散式鈮酸鋰光波導。論文中介紹其製作流程,研究鎵原子在鈮酸鋰基板的擴散行為、光波導的基本特性以及折射率模型的建立,並且藉由馬赫任德電光調變器 (Mach-Zehnder modulator)之元件實作和理論計算驗證鎵擴散式光波導在電光元件的實用性。

研究發現鎵原子在鈮酸鋰基板中的擴散行為具有非等向性;光波導的特性為僅能導通非普極化(extraordinary)方向的光場,可作為單極化波導元件相關的應用;馬赫任德電光調變器元件的實作結果,證明鎵擴散式光波導可以實際應用在鈮酸鋰電光元件的製作。

Fig.1 Fabrication process Fig. 2 End-fire coupling measurement
 
 
 

— 資料提供:影像顯示光電科技特色人才培育中心‧影像顯示科技知識平台 —

— 整理:林晃巖教授、陳冠宇 —

美國保爾佳(Polyera)開發出n型有機TFT材料,電子遷移率達0.85 cm2V-1s-1

生產柔性印刷電路材料的美國保爾佳(Polyera)開發出了n型有機TFT的有機半導體材料,其電子遷移率最大可達0.85 cm2V-1s-1。新開發的材料名為“ActivInk N2200”(分子結構如圖一),是與德國巴斯夫(BASF)子公司BASF Future Business GmbH共同開發而成。主要應用於軟性顯示器和RFID標籤的驅動元件。這個成果刊登在2009121日的“Nature”網路版與200925日發行的《Nature》雜誌上。

要實現使用有機半導體的CMOS電路,有必要提高p型及n型有機TFT的電子遷移率。保爾佳表示,n型有機TFT的開發晚於p型有機TFT的開發。原因在於一般有機材料電子傳輸比電洞慢,與我們一般半導體中電子比電洞快的經驗迥異,換句話說有機電子元件的設計瓶頸多在電子傳輸。舉例來說:一般常用的電洞傳輸材料NPB的電洞遷移率為10-3 cm2V-1s-1,而常用的電子傳輸材料Alq3的電子遷移率為10-6 cm2V-1s-1,差了1000倍;到了2001Chisso公司發表了PyPySPyPy的材料,其電子遷移率為10-4 cm2V-1s-1,約比Alq3100倍,已經可以算是很好的電子傳輸材料了,由此可知ActivInk N2200這個新材料有多麼的快!

由於此次開發的材料相對於有機溶媒的最大溶解度高達60 g/l,因此可用作墨水。此次,除旋轉塗佈法(spin coating)外,還可以利用凹版印刷(gravure printing)、凸版印刷(flexographic printing)及噴墨印刷(inkjet printing)等在塑膠底板上形成半導體層和介電層,製成頂部柵極型(top gate)有機TFT。採用旋轉塗佈法製作時,TFT的遷移率為0.10.8 cm2V-1s-1,採用凹版印刷時為0.10.5 cm2V-1s-1,採用噴墨時最大為0.15 cm2V-1s-1。據美國路透社(Reuters)報導,除塑膠外,還可以印刷在紙上。此外,在試製的高分子CMOS反向放大器電路中,電路增益可達2565

圖一、ActivInk(TM) N2200 結構示意圖

 

資料來源:

Nature期刊:

“A high-mobility electron-transporting polymer for printed transistors”

http://www.nature.com/nature/journal/v457/n7230/full/nature07727.html

公司產品網頁:

“ActivInk™ N2200, P(NDI2OD-T2)”

http://polyera.com/n-type-semiconductors/activink-n2200.html

中文新聞:

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/flat/44690-20090210.html

 
 
 
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