108期 2015年6月刊
 
 
 
發行人:林恭如所長  編輯委員:吳肇欣教授  主編:林筱文  發行日期:2015.06.30
 
 
    本所曾雪峰教授當選「臺大103學年優良導師」,特此恭賀!

 

 
 
 
5月份「光電所專題演講」花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 104年5月1日(星期五)下午4點30分
講者: 田仲豪教授(國立交通大學光電工程學系)
講題: 數位光學與虹膜辨識技術(Digital Optics and Iris Recognition)
  田仲豪教授於5月1日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。田教授本次演講題目為「數位光學與虹膜辨識技術」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

田仲豪教授(右)與本場演講主持人孫啟光教授(左)合影

 

時間: 104年5月8日(星期五)下午4點30分
講者: 謝達斌教授(國立成功大學口腔醫學研究所)
講題: 奈微科技在生物醫學的應用
  謝達斌教授於5月8日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。謝教授本次演講題目為「奈微科技在生物醫學的應用」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

謝達斌教授(左)與本場演講主持人彭隆瀚教授(右)合影

 

時間: 104年5月15日(星期五)下午4點30分
講者: 羅大鈞副總經理(台灣是德科技股份有限公司)
講題: 專注,熱情,速度~任職跨國高科技公司的關鍵能力
  羅大鈞副總經理於5月15日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。羅副總經理本次演講題目為「專注,熱情,速度~任職跨國高科技公司的關鍵能力」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

羅大鈞副總經理(右)與本場演講主持人孫啟光教授(左)合影

 

時間: 104年5月29日(星期五)下午4點30分
講者: 張煥正博士(中央研究院原子與分子科學研究所特聘研究員)
講題: Fluorescence Imaging and Quantum Sensing Using Nitrogen-Vacancy Centers in Nanodiamonds
  張煥正博士於5月29日(星期五)蒞臨本所訪問,並於電機二館105演講廳發表演說。張博士本次演講題目為「Fluorescence Imaging and Quantum Sensing Using Nitrogen-Vacancy Centers in Nanodiamonds」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。
 

張煥正博士(左)與本所所長林恭如教授(右)合影

 

 
 
     
 

 

光電所參與歐盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 碩士雙學位計畫  系列報導 ~

【之七】

撰文:光電所碩士班學生李偉任

在EMSP中有一門課叫做Internship in Photonics,基本上這門課是EMSP學生利用碩一升碩二的暑假時間,到公司或研究機構去實習。若有修此門課的話可以拿到4 ECTS(學分),不過我們臺大過去參與雙碩士計畫的學生,只能在summer school口試結束且畢業後,利用回臺灣前的暑假期間實習,因此也沒辦法拿到學分,但在歐洲實習的經驗,除了可以體驗歐洲的工作環境、與歐洲人共事,對未來找工作必定也有相當大的助益!除了EMSP的實習課程之外,學校的career center,也常常會張貼實習的相關訊息,此外career center也有提供履歷修改及面試技巧等講座給學生,在畢業前有這些管道可以運用,我想要無縫接軌直接工作或實習應該是沒什麼問題的!

後來我在summer school結束後,到了比利時魯汶(Leuven)科學園區裡的一家美商公司KLA Tencor裡的R&D部門實習,實習主題是封裝的檢測相關,Phase Shift Fringe Projection Profilometry,實習時間為六周,這個主題是我以前沒有接觸過的,除了一些基礎的光學原理之外,其他像是演算法運算對我來說是一個頗大的挑戰。不過幸運的是,帶我的主管,人非常好,也花很多時間協助我進入這個新的領域,經過了六周之後,還能在結束前幫忙部門解決一些問題,也完成了實習報告,收穫頗為豐碩!

在實習的期間,除了實習研究之外,我也觀察歐洲人的做事態度跟職場環境。他們在開會討論的時候,往往什麼意見與想法都直接公開討論,在討論的過程中有時候或許激烈,但能充分感受到他們的上下關係沒有那麼重,很像是平輩同事間在討論的感覺,即使同事與主管都比我年長好幾十歲,對於我所提的想法,也都慎重地考慮並且給我建議。在上班的時候,大家都是聚精會神地努力研究,不過有時候也會遇到休息的員工們在茶水間閒聊,休息一下也轉換心情。每天最期待的是午餐時間,午餐時大家都會帶著自己準備的三明治或沙拉一起在公司的休息區吃飯,若天氣好的話,也會到公司外面草地的餐桌上吃飯,與戴著墨鏡吃午餐曬太陽的歐洲人一起談論中西文化差異的情景,真的是非常有趣!

午餐時間,大家一般不習慣談公事,取而代之的是會聊些生活上的趣事,而他們最喜歡跟我聊的通常也是關於臺灣的大小事,還有午餐便當帶些什麼,因為只有我會帶熱食,他們一般早餐及午餐都是吃簡單冷食。這也是中西文化差異之一,往往也可以引起眾多討論!公司還是以講荷語的比利時人為主,因此他們內部討論時還是會用荷語,不過只要有非荷語母語的人在場的話,一般就都以英文對話。

在實習期間,同事與主管們都非常幫忙,只要我有不了解的地方,他們都會放下手邊的工作,專心指導我。另外我認為他們在工作與生活之間已取得相當好的平衡,大部分員工都會在暑假期間,請假大約一周的時間,陪他們的孩子出遊,享受與家人的快樂時光(所以公司在暑假期間人都不多),另外也不常看到員工們加班,除了有時要配合美國時間與在美國的同事或主管視訊會議之外。比較有趣的是,他們偶爾也會在周五的下午,請外面的冰淇淋車來公司門外,公司出錢請員工們吃冰淇淋,大家在周末前的午後,吃冰淇淋且輕鬆地談天,非常懂得生活與享受!【精彩內容,下期待續~】

公司外部一景

實習結束前與部門主管(右前方)、同事們(左前與右後)聚餐

 

撰文:光電所碩士班學生陳井一

每年EMSP一整學年學期結束,就會在其中的一個合作學校舉辦暑期學校(Summer School),今年也不例外。今年的EMSP暑期學校規模比較大,主要是為了配合根特大學與imec合辦的矽光子暑期學校(Summer School Silicon Photonics 2014,約150人參與),因此一起合辦,地點就在比利時的根特大學,為期5天。

Silicon Photonics Summer School 2014

在暑期學校,對EMSP學生而言,最重要的環節之一莫過於論文的口試。今年的論文口試被安排在暑期學校的前一天,所有參加EMSP計畫的二年級生都必須上台報告自己這半年來的研究成果。台下的聽眾除了來自夥伴學校(主要還是根特大學、VUB和St. Andrews)的教授當口試委員外,還有EMSP/MSPE的一年級學生。每人報告的時間限制在20分鐘,緊接著是15分鐘的Q&A時間,開放在場的所有聽眾發問。報告時間其實很短,因此要如何把這半年的研究結果充分展現變得特別具有挑戰性!

EMSP結業生合影

Gala Dinner

為期5天的暑期學校幾乎每一天都是滿檔的演講與上課。主題主要圍繞在矽光子學,講者大部分是來自歐洲和英國各大學與研究單位的教授學者。演講相關主題介紹都可在網上取得(http://plat4m-fp7.eu/bio-abstract-speaker/#dirk)。除了演講之外,還有一些有趣的活動。第一天下午就安排了搭船遊根特的活動,有專業的解說員為我們介紹根特。另外第二天和第三天晚上都有Poster session,我們EMSP學生除了口試外也需要另外各自準備一份Poster於該活動時段展出。除了我們之外,也有來自歐洲各大學的學生與研究單位一同分享其研究成果。這活動其實提供很好的機會讓我們去與歐洲各大學的學生及教授相互交流,另外因為這部分不在評分範圍內,因此分享內容的當下會很輕鬆自在,是個很棒的經驗。而第四天晚上,也是暑期學校的最後一晚,主辦單位提供很豐盛的晚宴(Gala Dinner)讓大家享用。最後一天下午就是我們EMSP的結業典禮,除了頒發暫時的畢業證書外,也有最佳論文獎與最佳學生獎。另外也開了個簡單的檢討會,主要是讓我們提出一些關於這個計畫的想法與建議,還有述說一些未來EMSP的規劃。典禮結束後,大家就要各奔西東了,EMSP計畫也正式劃下了句點。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生林詩穎

今年的summer school是和silicon photonics合辦的,整個活動為期一週,EMSP畢業論文口試的部分是安排在第一天,因此當口試結束後,大家的心情也能放鬆許多。Silicon photonics research group安排許多相關的演講課程,邀請許多此領域的教授來分享,也吸引許多各地的學生前來參與。除了演講外,也在最後幾天安排了一些較為輕鬆的活動,像是根特運河之旅的行程,船上導遊很生動有趣地講解運河四周的建築、根特的古老歷史,讓我們對這個居住了一學期的城市有另一層認識,也從另一個角度欣賞根特的美。和以往幾屆不同的是,今年很幸運地遇上世界盃足球賽,summer school正好遇上最後四強賽,因此,每天晚上看場精彩的球賽成了不能錯過的共同休閒娛樂。記得那時每天課後,大家就相約一同看球賽,在酒吧裡喝著比利時啤酒,聊著球賽,為自己支持的隊伍賣力加油,酒吧裡也充滿濃厚的歡樂氣氛,大家隨著球賽激情高昂,這樣的回憶真的很深刻也讓人很懷念。

Summer school的最後一天,EMSP有個自己的小小畢業典禮,雖然不像學校辦的如此正式,但是對我們而言依然意義重大。從等待教授宣布成績的緊張心情,到手上接到證書的那一刻,真的很讓人感動也很開心自己能完成這個學位,同時也難免感慨一年就這樣結束了。較為特別的是,今年除了畢業生代表致詞外,同學們還用心製作了一段回顧短片,有搞笑的片段,也有溫馨的畫面,裡面記錄著大家共同生活的點點滴滴,看完不禁讓人紅了眼眶,也分外珍惜這份跨國界的友情。還記得,主辦單位安排所有學生一同晚餐的那晚,大家不捨地在運河畔續攤聊著,大家聊著以往的趣事,不同想法的交流,也聊著各自未來的規劃,有些人要繼續深造,有些人要進入業界工作,雖然又紛紛要到不同的國家努力,但來自世界各地的我們都相信能有機會再次聚在一起,繼續這份短暫而珍貴的緣分。在互道再見的那一刻,突然覺得再見兩個字其實是沉重的,承載了不捨、感謝和祝福,在美麗的國家結識這些美麗的人是一種幸運。【精彩內容,下期待續~】

 

 

 

 
     
 
 

Ordering InGaP epilayer directly grown on Ge substrate

Professor Hao-Hsiung Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 林浩雄教授

Ternary InGaP lattice-matched to GaAs has been well studied for decades and found applications to several important photonic and electronic devices, such as heterojunction bipolar transistors, laser diodes, and so on. Recently, the ternary has been deposited on Ge substrates as one of the subcell of the InGaP/InGaAs/Ge triple-junction tandem solar cells for high concentration photovoltaic. In this application, although the lattice constant of InGaP has been constrained to that of Ge substrate, one still can adjust the energy gap of InGaP by controlling the ordering of the ternary. The growth of the ternary semiconductor under certain conditions has a tendency towards atomic ordering due to the differences of the atomic size and the binding energy, which can spontaneously adopt a CuPt-type ordered structure. Fig. 1(a), indicates a good InGaP/Ge interface. Note that the miscut of the Ge substrate is towards direction. Steps resulting from the miscut are expected to be observed in the lattice image of the plane. However, as shown in Fig. 1(b), we did not observe the expected steps. The TED patterns with and zone axes are shown in Fig. 2(a) and (b), respectively. As can be seen, only superstructure spots … along direction are observed. For growth plane, there are four planes possible for Cu-Pt ordering. In Fig. 3(a), a sharp peak at 354 cm-1 is observed. The peak has been previous reported in the literature, and was attributed to the trigonal cationic arrangement with LO symmetry. In order to understand the behavior of this mode, the normalized Raman spectra are plotted in Fig. 3(b). According to the C3v selection rule, the 354 cm-1 mode is only forbidden in configuration.

Fig. 1 High resolution cross-sectional TEM images of the InGaP/Ge interfaces. (a) on plane and (b) on plane.

Fig. 2 TED patterns of InGaP epilayer. (a) Zone axis is and (b) zone axis is .

Fig. 3 Room-temperature Raman spectra of the ordering InGaP with eight different polarization configurations. The eight configurations are , , , , , , and . (a) Full spectra with the eight configurations. The orientations of the polarizations are also shown in the inset. (b) Normalized spectra showing the peak at 354 cm-1, which is relevant to the CuPt-B ordering phase.

 

     
 
 
論文題目:P型氧化亞錫薄膜電晶體及其於互補式金屬氧化物電路之應用

姓名:邱義忠   指導教授:陳奕君教授

 

摘要

近幾年,由於可攜帶式裝置的的快速發展,如何將系統電路整合於可攜式裝置的面板中,即面板系統(system-on-panel)之概念,吸引了許多人的廣泛研究與討論。透明金屬氧化物因具備可低溫成長、可大面積成長及高載子遷移率等特徵成為下世代面板的熱門候選材料之一。但常見的透明金屬氧化物多為N型半導體,而基本邏輯元件–互補式邏輯反相器則需同時具備N型與P型半導體電晶體元件,因此,製作與發展P型透明氧化物薄膜電晶體成為一重要課題。本論文先研究與探討P型氧化亞錫薄膜及其薄膜電晶體之電性與電穩定性,接下來是進一步將P型氧化亞錫薄膜電晶體應用在互補式金屬氧化物薄膜電路中。研究中所開發之P型氧化亞錫薄膜電晶體之臨界電壓約為3~5 V間,載子遷移率約為0.2~0.78 cm2/V-s間,次臨界擺幅約為1.6~3 V/decade間,開關比約為103~8.1×104間。吾人進一步將N型氧化鋅薄膜電晶體及P型氧化亞錫薄膜電晶體整合,製作出互補式薄膜反相器電路,在供給電壓為10V時,其信號增益值可達17 V/V,且具高的雜訊邊限。最後,藉由串聯上述之反相器,成功製作出氧化物半導體環形震盪器,其震盪頻率約為2k Hz

圖一、P型氧化亞錫薄膜電晶體之電特性曲線

圖二、不同供給電壓下之電壓轉換曲線及對應之增益曲線

 

 

論文題目:雷射投影系統中以純相位式空間光調變器消除雷射光斑雜訊之研究

姓名:張晏碩   指導教授:林晃巖教授


摘要

由於雷射的高度同調性,使得螢幕端會產生建設性及破壞性干涉的亮暗交雜的光強分佈,這就是「光斑 (speckle) 現象」,光斑現象被認為是在影響影像品質的雜訊,因此減弱或消除光斑的影響便成了在雷射投影光學系統上的主要目標之一,在本論文中我們改良常見的雷射投影系統,可達到簡化系統架構、抑制光斑現象與提高影像品質,並且在整個系統中加入特殊設計的數位全像片(computer generated hologram, CGH),使得本質光斑(intrinsic speckle)被抑制,我們並以此系統探討降低光斑的方法及將其量測出來。

在我們的系統中,以反射式液晶空間光調變器取代常見抑制光斑方法中的移(轉)動式擴散片。藉由使用遞迴傅立葉演算法 (iterative Fourier transform algorithm, IFTA) 設計出數位全像片,可以將雷射光束整形 (beam shaping) 成方形,且使雷射光能完整照明在幻燈片上以增進投影效率,同時也利用相位調變的技術來取代移(轉)動的擴散片,如此一來可以避免機械式的轉動或者移動,而且也能以相位調變來降低光斑對比。然而以這個系統為基準下再探討光束整型後的光,利用相位補償的方式設計另一種數位全像片,我們稱為「相位補償數位全像片」,使光斑對比可以藉由設計相位接近全建設性干涉而達到光斑對比下降而且均勻度上昇。

圖一、影像品質的實驗結果 (a) 單張CGH and (b) 16張CGH連續播放

圖二、影像品質的實驗結果 (a) 單張CGH and (b) 16張CGH連續播放

 

 
 
 

— 資料提供:影像顯示科技知識平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃巖教授、廖瑋珅 —

可撓式矽帶之顏色調控

許多感應器和顯示器產品對於能夠靈活地控制物體之被感知顏色的能力有強烈的需要。雖然這項功能可以藉由使用不同折射率之多層材料的干涉效應來達成,但是現在有一種方法可以避免使用厚的結構和不同顏色需要不同厚度的材料,也就是當一平面擁有可調多個顏色的功能,便會是備受歡迎的技術(圖一)。
 

圖一

現在來自美國加州柏克萊大學的Li Zhu與其研究團隊已經將矽薄膜嵌入可撓式薄膜材料中,在實驗中展示從明亮的綠色調到明亮的橘色(Optica 2, 255–258; 2015)。此結果對於可撓式光學應用產品極具吸引力。

他們的方法是基於高對比超穎結構(high-contrast metastructures, HCMs)的設計,HCMs是由單層高折射率材料(single-layer high-refractive-index material)周圍環繞低折射率材料組合而成的週期性結構,且具有接近一個波長的週期性。他們的超穎結構由嵌入透明、可撓式聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)薄膜的畫素(pixels)陣列組合而成(圖二(a))。而每一個畫素則是由約為一美元鈔票之千分之一至二厚度的矽薄膜帶(ribbons)所組成。不像傳統的方法,他們團隊使用相同厚度的色帶且為了不同的顏色只改變色帶的寬度,因此很容易達到在一相同平坦表面能夠顯示出不同的顏色。他們同時也設計了周期性結構,使其非常接近可見光波長,並且對於反射與穿透都只有兩個繞射階(diffraction orders)被允許(0階和1階)(圖二(b))。
 

圖二、(a)HCM嵌入軟性薄膜之顏色顯示示意圖。顯示器圖案是由顏色設計過的獨立畫素組成。畫素由一個奈米尺度的HCM組成,其非常柔軟且堅固。(b)一維HCM示意圖。光學特性主要由下列三個關鍵參數決定:週期Λ、厚度tg、還有占空比(duty cycle) η = s/Λ,其中s是高折射率條狀物的寬度。在兩階繞射機制中,入射光被繞射成四個可能的階數R−1, R0, T−1和T0

研究團隊解釋,由於矽帶(ribbons)和環繞介質間較大的折射率差,光波在表面反射引發干涉效應(interference effect)。因為折射率的差別,干涉效應的表現非常有效,使得可藉由矽帶的空隙及寬度決定鮮豔顏色的種類。利用拉伸薄膜改變矽帶的間隙,轉變建設性干涉發生的波長,因此可以改變表面的顏色。

Connie Chang-Hasnain教授說:「藉由仔細設計結構尺寸,固有模式(eigenmodes)的建設性干涉加強一部份繞射階,而破壞性干涉會抵消其他繞射階是可行的。因為結構具有較大的折射率差,較寬頻率的波段都可能發生此效應。」

研究人員在負1反射階得到83%繞射效率。實驗樣品的顏色可能被從綠色調到橘色(從541奈米到580奈米,即39奈米的波長改變量)藉由拉伸樣品僅僅5%的變形量,其對應到HCM週期僅25奈米的改變量。他們也展示雷射光束控制器(laser beam steering)藉由使用相同的效應便能擁有超過36個可解析的光束點(resolvable beam spots),然後他們證明入射雷射光束可以在不會有光束寬度衰減的情況下被控制超過5%形變。

Connie Chang-Hasnain教授說:「我們將會用二維結構的設計來使其不受繞射偏振(diffraction polarization)的影響,且解決在此結構下任何彎曲的問題。未來我們也會計劃使用一些機械性敏感材料用於生物影像(bio-imaging)和生物標籤(bio-labelling)等應用。」

 

參考資料:

1. Rachel Won, Diffractive optics: Tuning colour in flexible silicon, Nature Photonics 9, 291 (2015)

doi:10.1038/nphoton.2015.70

http://www.nature.com/nphoton/journal/v9/n5/full/nphoton.2015.70.html

2. Li Zhu, Jonas Kapraun, James Ferrara, and Connie J. Chang-Hasnain, Flexible photonic metastructures for tunable coloration, Optica Vol. 2, Issue 3, pp. 255-258 (2015)

doi: 10.1364/OPTICA.2.000255

https://www.osapublishing.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-2-3-255&id=312890

   
 
 
 
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