第145期 2018年10月刊
 
 
 
发行人:林恭如所长  编辑委员:李翔杰教授  主编:林筱文  发行日期:2018.10.30
 
 

本所黄升龙教授荣膺「2019 OSA Fellow」,特此恭贺!

本所吴忠帜教授荣「美光讲座教授(Micron Chair Professor)」,特此恭贺!

本所吴肇欣教授荣获2018年中国电机工程学会「优秀青年电机工程师奖」,特此恭贺!

本所王伦、彭隆瀚、苏国栋、吴育任、李翔杰等教授,代表本所参加电资学院队,荣获「2018学年台湾大学四院教职员工慢速垒球联谊赛」季军,特此恭贺!

本所11月份演讲公告:

日期

讲者简介 讲题 地点 时间

光电所专题演讲

 11/2 (Fri)

陈又诚教授
Nanyang Technological University, Singapore

Bio-Lasers: An Emerging Field Bridging Laser Photonics and Biomedicine

电机二馆
105演讲厅

 14:20~16:00
 11/2 (Fri)

郑克勇教授
Electrical Engineering Dept., National Tsing Hua University

Evolution of AlGaN/GaN Heterojunction Bipolar Transistors

电机二馆
105演讲厅

 16:00~18:00
 11/30 (Fri)

施上粟教授
国立台湾大学土木工程学系

生态保育与河川治理竞合

博理
101演讲厅
 14:20~16:00

 

 

 

 
 
9月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2018年9月21日(星期五)下午2时20分
讲者: 陈摘文教授(国立阳明大学神经科学研究所)
讲题: In vivo imaging of calcium and electrical signals in single hippocampal neurons
  本所于9月21日(星期五)邀请陈摘文教授于博理馆101演讲厅发表演说,讲题为「In vivo imaging of calcium and electrical signals in single hippocampal neurons」。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。

 

陈摘文教授(右)与本所李翔杰教授(左)合影

 

10月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2018年10月5日(星期五)下午2时20分
讲者: 游佳欣教授(国立台湾大学化学工程学系)
讲题: Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-based Bioelectrodes with Designed Chemical and Topographical Cues to Manipulate the Behavior of Neural Cells
  游佳欣教授于10月5日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆105演讲厅发表演说。游教授应本所李翔杰教授邀请至本所专题演讲课发表演讲,本次演讲题目为「Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-based Bioelectrodes with Designed Chemical and Topographical Cues to Manipulate the Behavior of Neural Cells」。本次演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

演讲实况

 

时间: 2018年10月12日(星期五)下午2时20分
讲者: 杨尚桦教授(国立清华大学电子工程研究所)
讲题: Advanced Plasmonic Photoconductive Optoelectronics
  本所于10月12日(星期五)邀请杨尚桦教授于博理馆101演讲厅发表演说,讲题为「Advanced Plasmonic Photoconductive Optoelectronics」。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。
 

 

杨尚桦教授(左)与本所李翔杰教授(右)合影

 

时间: 2018年10月19日(星期五)下午2时20分
讲者: 李明昌教授(国立清华大学电机系暨光电所)
讲题: Manipulation and Interrogation of Colloidal Microsphere Cavities for Optofluidic Applications
  李明昌教授于10月19日(星期五)应李翔杰教授邀请莅临本所访问,并于博理馆105演讲厅发表演说。演讲题目为「Manipulation and Interrogation of Colloidal Microsphere Cavities for Optofluidic Applications」。本次演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

 

李明昌教授(左)与本所李翔杰教授(右)合影

 

 
 
 

Wire Electrical Discharge Machined Folded-Up Corner Cube Retroreflector

Professor Jui-che Tsai

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 蔡睿哲教授

We have developed an approach to construct a corner cube retroreflector (CCR). A two-dimensional cutout pattern is first fabricated with wire electrical discharge machining process. It is then folded up into a three-dimensional CCR suspended on a cantilever beam. The folded-up CCR may be driven through external actuators for optical modulation; it can also mechanically respond to perturbation, acceleration, etc., to function as a sensor. Mechanical (static and dynamic modeling) and optical (ray tracing) analyses are also performed.

 

 

© 2018 SPIE

Yu-Fan Chen, Yen-Hung Wang, Jui-che Tsai, “Study of wire electrical discharge  machined folded-up corner cube retroreflector with a tunable cantilever beam,” Opt. Eng. 57(3), 035104 (2018)

 

Three Dimensional Simulation on the Transport and Quantum Efficiency of UVC-LEDs with Random Alloy Fluctuations

Professor Yuh-Renn Wu's laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 吴育任教授

The active regions of ultraviolet light emitting diodes (UVLEDs) for UVB and UVC wavelengths are composed of AlGaN alloy quantum barriers (QBs) and quantum wells (QWs). The use of alloy QBs and QWs facilitates the formation of percolative paths for carrier injection but also decreases carrier confinement within the QWs. We applied the recently developed Localization Landscape (LL) theory for a full 3D simulation of the LEDs. LL theory describes the effective quantum potential of the quantum states for electrons and holes in a random disordered system with a high computational speed. The results show that the potential fluctuations in the n-AlGaN buffer layer, QWs and QBs provide percolative paths for carrier injection into the top (p-side) QW. Several properties due to compositional disorder are observed: (1) The peak internal quantum efficiency (IQE) is larger when disorder is present, due to carrier localization, than for a simulation without fluctuations. (2) The droop is larger mainly due to poor hole injection and weaker blocking ability of the electron blocking layer (EBL) caused by the fluctuating potentials. (3) Carriers are less confined in the QW and extend into the QBs due to the alloy potential fluctuations. The wave function extension into the QBs enhances TM emission as shown from a k.p simulation of wave-functions admixture, which should then lead to poor light extraction. The work is published in Applied Physics Letter.

FIG.1. (a) Illustration of UVC-LED layer structures. Contacts are put on the top and bottom surfaces. The simulated device area is 30nm x 30nm. The thickness of QW and QB is 2 and 10nm, respectively. (b) Computed Al compositions in the AlGaN layers obtained by assuming a random alloy. (c) Emission peak calculated by averaging 10 different random maps for a single QW. (d)The band profile of UVC-LEDs without considering composition fluctuation.

FIG. 2. Side view of (a) conduction band potential; (b) radiative recombination rate; (c) non-radiative recombination rate; (d) electron current density; (e) hole current density; and (f) εxx. All maps at J=(4.7V,20A/cm2). The z direction is the growth direction of the epitaxial stack crystal c-axis.

 

 

     
 
 
论文题目:极紫外光范围内硅钼薄膜迭的干涉光谱解析

姓名:黎延垠   指导教授:黄升龙教授

 

摘要

当制程节点下探7奈米,传统浸润式微影术进行多重图形而造成高昂的成本,将使得极紫外光微影术(EUVL, EUV lithogrpahy)逐渐成为主流。但由于相关光罩检测工具现在还不被使用,芯片制造商必须依靠晶圆检测来识别光罩缺陷。基于193奈米的技术在延伸至7奈米方面,因光源波长的绕限极限以及光源的吸收而有所限制。因此,需要检查工具光源的波长势必朝向短波长前进。而极紫外光源具有高亮度,稳定性(空间和时间)和成本效益是未来重要的发展方向。

 在利用硅钼多层分光器和反射镜形成的具有共同路径的迈克森干涉仪来实现系统的紧实性。基于Wiener-Khinchin定理,通过对测量的信号自相关进行仿真分析而无需波长校准来获得准确的极紫外光谱。此外,本论文提出了一种非侵入性的共路光学同调断层扫描术(OCT, optical coherence tomography),其纵向分辨率为64.6奈米,用来量测分析硅钼多层膜镜的薄膜迭层厚度及其复合传递函数。硅钼迭层的复合传递函数在原始的13.5奈米波长范围内被实验和模拟验证。拥有这些知识和成就后,基于极紫外光源的新型光学同调断层扫描术同时使用激光产生电浆的极紫外光源和共路设计,显示出极紫外光源的光学同调断层扫描术将成为光罩检测的非破坏性成像方法。

图一、共路式极紫外光源同调断层扫描系统示意图
图二、量测所得之极紫外光源干涉讯号

 
 
 

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

— 整理:林晃岩教授、卢奕 —

随选式显示器

透过多光子吸收的直接激光写入(Direct laser writing)已广泛用于在如玻璃和聚合物的材料中产生三维复杂外观。在聚合物分散液晶(polymer-dispersed liquid crystals)的背景下,已经可以采用基于双光子吸收的直接激光写入来控制聚合物网络和液晶元素的折射率之间的交互作用。

现在,学者Chloe Tartan与来自英国和斯洛维尼亚的同事,进一步证实了使用像差校正的直接激光写入,在可聚合的液晶装置中,创造出随选读取的微米级图案(Adv. Opt. Mater. https://doi.org/10.1002/adom.201800515; 2018)。他们的方法是独特的,因为聚合物微结构直接在可切换的液晶装置内产生;并且在特定的电压条件下,聚合物和液晶的折射率也可以匹配,使得聚合物的微结构几乎看不见。

 在他们的研究中,将包含~70wt%向列型液晶主体和~30wt%反应性液晶元以及光敏剂混合物的可聚合液晶混合物,在等向性的液相中以毛细作用填充到液晶盒中。每个液晶盒是由两个平行的玻璃板组成,玻璃板涂布了透明导电氧化物(氧化铟锡)和具摩擦刷排的聚酰亚胺对位层。液晶组件安装在直接激光写入系统中的平移台迭层上,并连接到波形产生器,以便在制造期间可以将电场施加至组件上。

 当在790奈米(nm)波长具有100飞秒(fs)脉冲宽度且重复率为80百万赫兹(MHz)的飞秒激光脉冲通过0.3NA的物镜入射到液晶装置上时,光敏剂的双光子吸收引发反应性液晶元的交联,从而形成密集聚合物网络的柱状结构,这样的结构使其在暴露于激光光束时,能锁定与电压相关的液晶指向矢分布。自适应光学系统可用于校正由空气/玻璃界面导致的光学像差,以便可以将微米尺寸的特征直接写入液晶组件。激光写入的聚合物柱具有1μm直径和5μm高度的尺寸。

 在暴露于直接激光写入期间发生的双光子聚合过程中的非线性特性,确保了液晶分子精确的对准在仅由激光焦点所限定的小区域周围“冻结”。透过在直接激光写入期间将液晶组件切换到不同的电压幅度,可以将不同的液晶分子冻结到柱状结构中。透过使用写入聚合物结构时的相同电压幅度来读取组件,可以使结构外观消失,因为液晶指向矢分布与周围区域变得均匀了。透过这种方式,可以将偏振和非偏振光的结构外观遮盖掉。当去除电场时,聚合物结构外观与周围的液晶区域明显不同,则可以观察到图案。如图一所示。

 
图一、在可聚合液晶组件中的双折射聚合物体的直接激光写入。a) 液晶组件中直接激光写入过程的图示。 b) 在没有施加电压的情况下,没有聚合物柱结构的向列型液晶组件的仿真指向矢分布。c) 在施加的写入电压Vw = 8V时,聚合物柱写入组件中时的仿真指向矢分布。d) 去除施加电压后的仿真指向矢分布。

透过输入适合写入和读取的电压,研究人员已经证明,有可能使聚合物柱在液晶主体中出现和消失。还可以重新配置结构,使得不同的外观或图案在不同的电压幅度下出现。该团队应用该技术创建微米尺度结构外观,例如可重新配置的自行车符号,表情符号和快速响应代码(如图二所示)。

 
图二、以Vw = 0V写入的快速响应(QR)码的图像,柱间距为3μm。 只有当电压施加到液晶组件时,才能使用智能型手机扫描代码。其中比例尺为15μm。

英国牛津大学的Stephen Morris向Nature Photonics说:「这种方法的优势在于,藉由将直接激光写入与像差校正的结合,我们可以写入完全组装的液晶组件,使我们能够在微米尺度上创建各种结构和架构,甚至可能在奈米级的分辨率,」当被问及他们的未来展望时,他补充说:「我们正在探索使用这种技术可以实现的最小特征尺寸。这种限制很可能取决于聚合过程中聚合物网络的扩散,这是我们目前正在研究的问题。」

 研究人员发现这种技术在安全、防伪和产品认证方面具有潜力。莫里斯说:「例如,显示器制造商能使用“水印”功能对显示器进行编码,这些功能只有在特定电压配置和序列下才能读取。」

 

 

参考数据:

[1] Rachel Won,“On-demand display,” Nature Photonics 12, 504 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41566-018-0252-y

DOI: 10.1038/s41566-018-0252-y

[2] Chloe C. Tartan, John J. Sandford O’Neill, Patrick S. Salter, Jure Aplinc, Martin J. Booth, Miha Ravnik, Stephen M. Morris, and Steve J. Elston,“Read on Demand Images in Laser-Written Polymerizable Liquid Crystal Devices,”Adv. Optical Mater., 1800515 (2018)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adom.201800515

DOI: 10.1002/adom.201800515

   
 
 
 
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