第137期 2018年1,2月刊
 
 
 
发行人:林恭如所长  编辑委员:吴肇欣教授  主编:林筱文  发行日期:2018.01.30
 
 

本所教授指导硕士生荣获「OPTIC 2017 Student Paper Award」,特此恭贺!获奖信息如下:

学生姓名

奖 项 指导教授
周廷翰 OPTIC 2017 Student Paper Award-Oral (硕士生)

论文名称:Ultra-Low Propagation Loss of Femtosecond Laser Induced THz Acoustic Phonons in Wurtzite GaN

孙启光
Teja Avula OPTIC 2017 Student Paper Award-Poster (硕士生)

论文名称:Fabrication of High Efficiency Single Halide Lead Perovskite Solar cells by Sandwich Deposition Technique

林清富
郑宇 OPTIC 2017 Student Paper Award-Oral (硕士生)

论文名称:Dielectric Barrier Discharge (DBD) Processed CH3NH3PbI3 Layer for Perovskite Solar Cells

吴志毅、陈奕君

 

 

 

 
 
12月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2017年12月1日(星期五)下午3时
讲者: Prof. Milton Feng (Micro and Nanotechnology Laboratory, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign)
讲题: 1. From Alloy LEDs and Lasers to Transistor Lasers (Devices that Changed the World)

2. Open Discussion: Why Students should get international Experience Vision

  本所黄建璋教授于12月1日(星期五)邀请Prof. Milton Feng于博理馆101演讲厅发表演说。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

 Prof. Milton Feng(右)与本所副所长黄建璋教授(左)合影

 

时间: 2017年12月1日(星期五)下午4时30分
讲者: Prof. Keisuke Goda (Physical Chemistry in the Department of Chemistry at the University of Tokyo)
讲题: Extreme Imaging for Large-Scale Single-Cell Analysis
  本所孙启光教授于12月1日(星期五)邀请Prof. Keisuke Goda于博理馆101演讲厅发表演说。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

 Prof. Keisuke Goda(右)与本所李翔杰教授(左)合影

 

时间: 2017年12月22日(星期五)下午1时30分
讲者: Prof. Linbo Liu (School of Electrical and Electronic Engineering, College of Engineering, Nanyang Technological University, Singapore)
讲题: Seeing the unseen using high resolution optical coherence tomography
  Prof. Linbo Liu于12月22日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。Prof. Linbo Liu本次演讲题目为「Seeing the unseen using high resolution optical coherence tomography」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

 

  Prof. Linbo Liu(右)与本所黄升龙教授(左)合影

 

 

时间: 2017年12月29日(星期五)下午4时
讲者: 王威执行长(明达医学科技股份有限公司)
讲题: 台湾医材创业与成长展望
  王威执行长于12月29日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。王执行长应本所李翔杰教授邀请至本所发表演说,本次演讲题目为「台湾医材创业与成长展望」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

 

 王威执行长(右)与本所王伦教授(左)合影

 

 

~ 2017光电所期末餐会  花絮报导  ~

(时间:2017年12月22日;地点:台湾大学电资学院明达馆3F中庭广场)

花絮整理:所学会会长郭胜文

12月22日适逢冬至,光电所所学会举办了期末聚餐。首先要感谢所学会的成员,愿意在繁忙的研究中抽出时间参加所学会,经过一学期的准备,我们邀请光电所的大家一同参与餐会,也特别感谢所办公室的帮忙。

图一、美丽帅气的主持人(王匀远、郭胜文)

图二、参与活动的同学

首先我们让入场的大家都获得一张宾果卡,在活动开始时,利用宾果游戏来热热场子,最先连成五条线的五位同学,就可以获得电影票。这次餐会是请多年合作的papago提供餐点,其中的菜色都是我们精心挑选过的,有好吃的主食、饮料外,还有甜美可口的点心,满足大家的味蕾。另外我们还有隐藏菜单提供给那些晚到、没吃饱、没吃过瘾的同学们,特地准备的多份pizza,让大家吃得多、也吃得开心。

图三、主食餐点

图四、点心部分

接着我们请到光电所举足轻重的人物—光电所所长林恭如教授为我们致词勉励,所长提到在求学研究的这段期间,也要照顾好自己的身体,多花时间去运动,有健康的身心才能顺利完成学业。

图五、所长致词

图六、副所长黄建璋教授摸彩,及与中奖同学合影

在表演的部分,我们请到了光电界的情歌王子游里聿,游同学在江湖上有「行走的CD」这响当当的称号,配上一把吉他,与我们所学会成员身兼本次餐会总召的黄志维,透过BBOX伴奏,天衣无缝地搭配出一首首脍炙人口的情歌,道出我们内心深处说不出的种种,让人不禁落下泪来,觉得回味无穷想一听再听。

图七、表演(黄志维、游里聿)

图八、竞争激烈的光电知识王

在团体游戏方面,我们准备了「光电知识王」,知识包罗万象可不是课本中的内容而已,想挑战我们所学会活动组精心设想出来的题目、成为年度光电知识王可不简单,必须上知天文、下知地理,博古通今,包括要了解台湾大学的周边环境、该具备的光电知识、许多童年卡通游戏、时事相关等,答对率最高的才能成为我们年度光电知识王,获得我们的电影票。

图九、除了自己,其它都是敌人

到最后也是众所瞩目的摸彩活动,在今年我们小奖准备了多张电影票、保温杯、后背包等,在二奖方面有硬盘、SOGO礼券、运动耳机、口袋象印机,大奖部分我们准备了iPad 128G ,多样的抽奖奖品,让抽奖的环节更加精采。

图十、向上天祈祷抽到大奖的同学们

图十一、吃饱喝足,对着镜头开心留影的同学们

这学期光电所所学会的活动即将告一段落,感谢各位老师、所办成员的帮忙,在我们遇到困难时帮助我们,也由衷地感谢所学会的成员,没有你们,就没办法完成这次的餐会。这次活动也许不够完美,但会成为我们下次努力的目标,我们下学期见!

图十二、所学会成员

 
 
 
     

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2017  系列报导 ~

【2017 第十届海峡两岸光电科技博士生论坛】

(时间:2017年10月29日至11月4日;地点:南京大学

【之三】

撰文:光电所博士班学生庄智皓

在10月31日的论坛活动结束后,随即进行该校国家重点实验室的參观。首先我们来到由祝世宁院士领军的「介电体超晶格实验室」进行参访,并由龚彦晓教授进行说明与介绍。该实验室着重在研究介电材料的线性、非线性光学效应、压电效应声光效应等不同的物理效应,并透过对结构的设计与控制,实现对光、声的频率、强度、相位、偏振、传播方向等进行转换,调制操纵。而在材料方面的研究,发展出基于金属微奈米结构的超构材料、等离激元结构、多功能集成的光子芯片。在基础物理研究方面,将微结构材料中经典效应的研究扩展到量子特性层次,透过发掘微奈米结构中光子、声子,以及其它激元激发的产生,调控的基本规律,发展了基于微结构的量子调控理论和实验方法。在应用基础研究和技术创新方面,将介电体超晶格材料和固态激光、光纤激光技术结合研制出宽调谐,高功率中红外全固态激光单片集成多波长激光数组。该实验室产出相当杰出,近期与台湾大学物理学系蔡定平教授所率研究团队发表可消除色差的平面超颖透镜,利用「集成共振单元」原理所制成的新透镜,透过许多计算机精细计算、设计,以及结合半导体制程制作,可做出既小且平的透镜,带来光学镜头的革命性发展,也获国际期刊「自然通讯Nature Communications)」刊登。

而另一间实验室的参访为王振林副院长领军的「奈米光子实验室」,并由詹鹏副教授进行说明与介绍。该实验室着重研究光子晶体、表面等离激元、微奈米结构材料制备和性能与光和受限体系的强耦合效应等。高质量因子的等离激元微腔的设计相当重要,不但可以升级激光器、发光二极管、太阳能电池等传统光电器件,也在信息、能源与生物医学领域具有巨大的应用潜力。该实验室于微结构的制备上,以二维胶体晶体为初始模板,从胶体微球尺寸的单分散性能、直径范围的可调性,到高度有序胶体晶体的自组织生长等这几方面的因素,发展高低成本效的微纳结构材料制备。该实验室成果丰硕,于国际重要学术刊物上发表论文80余篇,所发表论文被引用800余次,并获得14项国家发明专利授权。

本次参访两间实验室,其共通点为非常整齐与干净,且所有的实验都在无尘室中进行,在这样严谨的条件之下,对于所量测的微结构保存与激光光源的稳定性都有相当大的帮助。其计算机自动化出入管制,能有效掌握人员的控管与设备的安全维护。实验室内外部定期更新的研究海报与维护纪录,可说明其对于实验室的经营相当重视,且整体实验室也很有纪律。其实验室特色的规划,让人觉得分配得相当完善,B1为共享制程设备供同单位进行使用,其它楼层为各个不同的检测、分析内容的实验室,这样的规划可以减去购买重复设备资源的浪费,其资源的整合更能购买使用更贵重的仪器设施,此部份相当值得学习。其对外的合作计划更是丰富,不论是学术单位还是企业,且与台湾大学合作上的成功更是传为佳话,期许此次的交流,能促使双方于未来有更多的合作机会。感谢此次能有参观世界级的国家实验室的机会,让我获益匪浅。

 参访「介体超晶格实验室」

 参访「奈米光子实验室」

 

之四

撰文:光电所博士班学生蔡宗印

回到桃园机场的那天,一下飞机就感受到了台湾的温暖,随着两个小时的航空时间过去,温度也上升了七、八度,然而,虽然南京的天气寒冷,但想到在南京这几天的回忆却是暖暖的。刚到南京时,就看到南京大学的同学在机场等候我们,刚开始有点紧张,不知道要与对方聊些什么比较恰当,但一聊天后发现南京大学的同学其实相当热情,问题反而是习惯的用语与口音有着很大的差异,使得我们虽然一样都是说中文,但常常需要动动脑,猜看看对方大概是在说什么,这也是一件蛮有趣的事情。虽然两岸距离很近,但从语言的沟通上就可以感受到文化的差异性其实很大。

当我们走进南京大学的正门口时,看到了一条条的红布条,绑在了大道两旁的树上,上面写的内容是关于大陆最近火热的政治事件,这件新闻我在台湾已经有耳闻,就与当地的同学聊了一下,发现他们非常了解这件新闻,而我忽然意识到了他们对于政治的热情与关切程度非常高。在学术论坛结束后的晚上,我们造访了当地的名胜之一—秦淮河,在秦淮河上有女子在船上撑着纸伞,穿着古装跳舞,极为好看。秦淮河周边的商家建筑都以复古风呈现, 且店员穿着古代的服装,彷佛回到古时候,将古代的特色呈现得尽善尽美。

在博士生论坛结束后,我们首先去了扬州,因为这里有重要的运河与产盐的关系,所以在古代,扬州聚集了很多商人,也因此带动了服务业,使得扬州的服务业特别兴盛。在这里我们逛了以前盐商所居住的 宅邸—个园,在个园的门口看不到院子的尽头,刚开始是一片竹林,再过去是湖泊与亭子,再来才是主人的居所。里面有很多用石头打造而成的艺术品,甚至有隐藏在花园的十二生肖,还有许多价格不菲的植物,显现出了当时盐商的富有,让我深刻地感受到盐商如电视剧描述般的奢华生活。

接着,我们返回南京,南京是国民军革命起义的地方,也是孙中山先生的陵墓所在地,我们坐着小列车抵达中山陵,一上中山陵,开始是个上坡,两旁种有雪松,彷佛象征着国父在革命上不屈不挠的精神,而国父的陵墓在中山陵的最高处,由最高处往下俯瞰,可以将整个中山陵的格局看得一清二楚,心中顿时有一种说不出来的澎湃,感受到了中国人对孙中山先生的尊敬与崇拜,而在那里我也深深地向国父行了一鞠躬。

这次拜访南京,除了与当地人有了文化上的交流外,也参观了很多以前历史所留下来的痕迹,很感谢有这个机会可以去参访,让自己的视野又更加宽阔。

 

光电所参与欧盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划  系列报导 ~

【之三】

撰文:光电所硕士班学生杨子德

在根特大学的研究是整趟出国的重心,毕竟要用一年的时间边修课、边做研究,必须要提早规划好研究进度,并时时自我督促。犹记得硕二下学期刚在台大完成了硕士口试,便马上开始担心接下来一年在比利时的论文题目。当时的我,想要找个不同领域的题目,却又因为只有一年的时间,希望题目不至于太不相同,而导致难以下手。

一直是到了比利时当地,在根特大学注册完毕后,才从根特EMSP承办人处收到了选择论文题目的相关文件。由于EMSP计划是根特大学(UGent)与布鲁塞尔自由大学(VUB)共同主办的计划,因此我们共收到了两个文件,分别是两个学校的硕士题目列表,包含两校各自的教授所开出来的计划题目,并在其中列出了题目的supervisor、advisor、introduction以及final goals。在填选完心目中的前三名志愿序后,便等待教授的回信,约时间接受教授面谈,讨论题目相关的规划以及是否适任。我很幸运地进到了CMST组接受Prof. Jeroen Missinne的指导,并且分派到Marie-Aline Mattelin作为我的advisor。

由于我的题目是与生医传感器相关,因此在规划的时候是分为仿真规划、组件制程以及光学量测三个部分。时程上,在11月确认好题目后,12月开始着手进行装置的仿真,同时接受无尘室以及相关机台的训练课程。在2月左右将最终设计定下,并在第二个学期初,CMST组上的intermediate progress report会议上进行报告。3月的时候完成了组件制作,5月完成光学量测,并在6月中写完论文,7月中完成硕士论文口试。坦白说时程相当紧凑,主要的压力来源其实是一年内要边修课同时兼顾研究,而大大小小的实验准备事项,都必须要自己掌握进度。

左图:光学实验架构;右图:无尘室签到板

由于同个指导教授的关系,做实验时我常与一位同班的比利时同学Brecht一起,并要协调实验器材的使用时间。虽然偶尔会卡到光学桌或者是频谱仪的使用,但和他一同关在地下室的实验室里,也是相当有趣的体验。令我印象最深刻的是他会询问我能不能放音乐,然后我们两个便一边调组件量测,一边听音乐。我们会交叉播放一首他的Alvaro Soler的Sofia,一首我的五月天的将军令。

我想我相当幸运,我的指导教授Jeroen非常乐于指导并花了很多时间和我讨论实验相关的问题。当时我第一次和教授见面之后,习惯性地询问组内的定期meeting是什么时候,而我该如何参加。Jeroen说道,没有定期的meeting,下一次你想要什么时候和我开会,我们先来订个时间。我的心得是:实验是自己的,从规划、执行、回报等等,这一年中必须要主动出击,勇于和指导教授询问,希望所有学弟妹也能够顺利地完成未来的EMSP学业。【精彩内容,下期待续~】

左图:Jeroen Missinne;右图:Brecht

 

撰文:光电所硕士班学生林暐杰

在这一年的EMSP计划中除了30学分的修课之外,还必须完成30学分的硕士论文。与第一年便开始研究的一般台湾硕士学生不同,这里的学生都是第二年才开始做硕士研究。学生必须在五月底前完成硕士论文,并在六月底或是九月初进行口试。

一开始学期初时会拿到根特大学和布鲁塞尔自由大学两边给学生的研究题目,是两份六十多页丰富的题目,概略性地说明研究题目内容和目标,接着便依照自己的兴趣,在这两份题目列表中选出五个研究题目依序排列志愿,并缴交给承办人员。接着可以和自己有兴趣的题目的指导教授进行深入了解,和教授讨论完后便决定硕士论文主题,时间大约是十月底、十一月初左右。

根特大学硕士生在进行研究时除了指导教授外,每位硕士生还会专门有一位博班学长或学姐带领作研究,依照不同题目的要求以及不同实验室的风格,安排在上学期十一月到下学期三、四月之间完成实验进度。我在根特的研究题目与我之前接触的研究题目大不相同,是机器学习和光学的结合,除了学习Lumerical FDTD的光学仿真外,还要学习利用Python建立机器学习分析工具,是非常有趣且具挑战的研究题目。每周我都会和带领我的博班学长进行进度报告,讨论这周的研究内容和分析结果,学长总是很有耐心地指导我如何解决遇到的问题,并指派下周的进度目标,每次meeting报告讨论大多两个小时以上,加上30学分的课业,其实负担并不轻。除了每周的报告外,每个月还会汇总一次当月研究进度和指导教授报告,并讨论研究方向的修正。

在下学期研究进入尾声时,会开始慢慢撰写论文,因为下学期课程安排得比较少,所以才有时间完成六、七十页的硕士论文要求。EMSP的口试可以按照自己的安排选择六月底或九月初进行口试,口试的方式也和台湾相当不一样,口试方式类似研讨会,当天的口试生就像报告者一样轮流上台报告,在发问阶段必须回答台下所有教授或者听众的发问,和台大回答指定三位教授的提问相当不同。

整体来说比利时硕士班很像大学的延伸,因为他们大学只有三年,因此也能理解为何在硕士阶段还需要修习这么多课程,对于硕士研究的要求更类似于大学专题,着重于过程的学习和完整性。而研究内容方面其实自由度并不高,因为研究题目已经订好给学生选择,因此必须按照带领的博班学长的指示进行研究,和我在台大能自由发挥研究的方式很不一样。【精彩内容,下期待续~】

 

 

 
     
 
 

Environmentally Friendly Fluorescent Materials without Rare-Earth Elements for Head-Up Display

Professor Ching-Fuh Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 林清富教授

现今抬头显示器主要可分为两种,穿透式(搭配光学镜片组)及投影式(无搭配光学镜片组),穿透式主要是利用透镜组设计光学路径,将抬头显示器的显示装置发射出之行车信息,投射至驾驶正前方挡风玻璃外大约一公尺。通常此作法因光学路径需用镜片组来聚光和增加投射影像位置的距离,且因镜片组会减弱光的强度,所以须搭配较高亮度的光源,因此设计较复杂且成本较高;投影式主要是利用微型投影机,将影像投射至挡风玻璃上的反光膜,将行车信息确实的成像在驾驶前方的挡风玻璃上,但此种方法主要的问题在反射膜贴的位置与抬头显示器的位置角度要调整恰当,才能令影像正确投射到驾驶眼中,而且反射式为利用高反射率来呈现画面,因此其穿透率会不够,无法清楚看到车外影像。

为了改善现今反射式抬头显示器薄膜穿透率不高及反射角度需严谨的限制,我们提出以无稀土荧光薄膜取代反射薄膜,并搭配一蓝光显示器显像作为抬头显示器设计架构。我们自制之发光膜相较于反射式薄膜有几个优点:我们采用的原理是以再放光方式,因此可兼具高穿透及高显示效果,且因为再放光方式,比起反射膜影像之视场角限制小许多。另外我们是将人眼较不灵敏的蓝光转换成人眼最灵敏之绿光,因此在同样的投影能量下可拥有更明显之显示效果。最后,荧光显示膜外观无晶粒边界、没毛玻璃不平坦的表面,有较高的穿透透明度,有潜力成为未来主流的抬头显示器。

图一、商用显示薄膜与无稀土荧光薄膜穿透率比较(荧光显示膜穿透率最低可达70%以上)

图二、无稀土荧光薄膜吸收率图(其吸收峰值接近蓝光波段)

图三、四:无稀土荧光显示膜于车内实际投影图

     
 
 
论文题目:激光热退火与光电组件之仿真

姓名:鲁珺地   指导教授:刘致为教授

 

摘要

利用三维数值方法模拟脉冲激光热退火于成长于绝缘层上硅(SOI)基板和硅基板之磊晶锗,磊晶锗由化学气相沉积且原地掺杂磷,随着激光之能量密度增加,磊晶锗薄膜的模拟融化深度以及量测到的片电子密度也跟着增加,测得之片电子密度与仿真的融化深度呈正相关。激光热退火所造成之温度变化与磷在锗中的固态及液态溶解度可拟合量测之片电子密度与激光能量密度之关系。若能量密度再增加使得硅与磊晶锗薄膜皆融化,可观察到硅和锗之间则会有互混(intermixing)现象。

图一、激光强度和融化深度与片电子密度关系图,磊晶锗于绝缘层上硅基板
图二、激光强度和融化深度与片电子密度关系图,磊晶锗于硅基板

 
 
 

— 资料提供:影像显示科技知识平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃岩教授、孟庆棠 —

一致性的不规则结构

光线经过不同结构,如多层材料、晶格包覆物与表面绕射光栅等,会产生干涉,进而造成结构性颜色(Structural color)现象。虽然大部分是基于规则的周期性结构,但在生物组织内,不可避免的存在结构上的不规则性。然而是否此不规则性是演化上或生物发展过程的结果,依然是一个有趣问题。

Silvia Vignolini与其同事的一项研究(Nature 550, 469–474; 2017)显示,在花瓣表面上的不规则性条纹(如图一),已经演化为可产生能够吸引昆虫来授粉的光子信息。尽管条纹高度、宽度和间距等存在着结构差异,但这些植物之光子结构检测出趋近于同样相似程度的不规则性。

 
图一、花瓣表面上的不规则性条纹

Vignolini与其同事使用不同的条件来测试,大黄蜂(bumblebees, Bombus terrestrial)对于利用电子束微影术所制造的(如图二)与天然花朵的不规则性光子结构之分辨能力的差异。人造结构与其相对应的天然结构具有相似的散射反应。从行为实验中,研究人员推论花的奈米结构已经趋近于一种最佳化的形式,以产生对昆虫授粉者有显著的信号。特别是研究人员观察到,不规则条纹的存在以类似的方式对所有花朵的光学反应作出了贡献,亦即:在垂直条纹的方向上收集散射反应,均得到在紫外到蓝色波长区域的频谱增强,称为蓝色光环(blue halo):对于传粉者有吸引力的花瓣上,在-25°C到+25°C之间最为强烈。

 
图二、电子束微影术所制造的光子结构

Vignolini告诉Nature Photonics说:「从生物学的观点来看,即使在不同花朵的脊状间距、高度与宽度之具体细节都不尽相同,我们发现所有带有脊状的花朵都产生了类似的蓝色光环。我们推论:蓝色光环在植物王国中已经独立地演变多次了,如此汇聚式的演化代表其对于花的功能而言非常重要。」

Vignolini评论说:「另一个比较一般且更加以光学领域为导向的发现是,花朵能够在室温和生物聚合物的作用下,形成简单的一维结构而能够产生非变色的颜色。这将鼓励科学家生产避免使用有毒着色剂的非褪色涂料。」

基于植物生物学和光学材料科学,本研究的结果可以提供在蜜蜂行为上更好的理解,以及提供未来光学组件设计的更好想法。

 

参考资料:

1. Rachel Won, Consistent disorder, Nature Photonics 11, 747 (2017)

DOI: 10.1038/s41566-017-0061-8
https://www.nature.com/articles/s41566-017-0061-8

2. Edwige Moyroud, Tobias Wenzel, Rox Middleton, Paula J. Rudall, Hannah Banks, Alison Reed, Greg Mellers, Patrick Killoran, M. Murphy Westwood, Ullrich Steiner, Silvia Vignolini & Beverley J. Glover, Disorder in convergent floral nanostructures enhances signalling to bees, Nature 550, 469–474 (2017)

DOI: 10.1038/nature24285

 
 
 
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