第三十九期 2009年1,2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:2009.01.22
 
 

本所林清富教授現為IEEE LEOS台北分會會長,其執筆撰文之報導於2008年12月發行之IEEE LEOS NEWSLETTER上刊登,內容扼要介紹台灣光電研究發展之現況,其中提到許多關於本所教師在各個重要研究領域上的發展與貢獻,完整報導內容請詳內文連結

賀!本所孫啟光教授榮膺「2009 SPIE Fellow」~

 
 
12月份「光電論壇」演講花絮
時間: 97年12月5日(星期五)下午2點30分-4點30分
講者: Prof. Azzedine Boudrioua (OSA/SPIE fellow, Université Paris 13 – Institut Galilée)
講題: Linear and non-linear photonic crystals in dielectric materials with applications to organic LEDs and lasers
  Prof. Azzedine Boudrioua97125日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館113室發表演說,講題為「Linear and non-linear photonic crystals in dielectric materials with applications to organic LEDs and lasers」,本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,獲益良多。



時間: 97年12月12日(星期五)下午2點30分-4點30分
講者: 周政旭副總處長(奇美電子)
講題: 光電產業現況與未來職涯發展
  周政旭副總處長於97年12月12日(星期五)蒞臨本所光電論壇發表演說,講題為「光電產業現況與未來職涯發展」,本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,周副處長演講內容豐富精彩,演講時面面俱到,和藹可親,互動性佳,令本所師生獲益良多。

本場演講主持人林晃巖教授(左)與周副總處長(右)合影。

 


~ 光電所所學會97學年度耶誕餐會花絮 ~

(時間:97年12月24日;地點:台灣大學電資學院明達館3F中庭廣場

花絮整理:所學會會長劉光中

光電所辦公室及所學會在去年12/24於明達館三樓舉辦餐會,共有三百位同學及教授參加,蒞臨的老師們有黃升龍所長、王倫教授、孫啟光教授、林晃巖教授、黃建璋教授、吳育任教授、以及何志浩教授等。現場備有各種佳餚以及香甜可口的飲料。在同學們享用完豐盛的午餐,相談甚歡的情況下,歲末抽獎活動開始了!

本次的抽獎由光電所老師及所辦提供各獎項,最大獎為華碩高級Eee PC、二獎為iPod touch、其他獎項有iRiver、富士通高容量隨身硬碟、創見8G及4G隨身硬碟、以及電機系主任胡振國教授所贊助的5000元SOGO禮券。獎品由所長及各教授上台抽出。最後,各個獎項平均落在各實驗室,而在最大獎Eee PC由碩一的同學帶走後,光電所耶誕餐會在一片祥和溫馨中落幕了。雖然不是人人有獎,但是能享受豐富的午餐,同學們仍帶著滿足的笑容離開。同時,所學會在此特別感謝BL312實驗室(屬黃建璋老師)的同學們協助獎品、食物和飲料的採購、場地租借和佈置、及活動相關宣傳。

 

 
 

~ 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

之一

撰文:光電所博士班學生溫昱傑

首先,要感謝台大電資學院與光電所提供我這個機會參加與韓國首爾大學的博士班學生論壇。我還要特別感謝台大光電所孫啟光老師與實驗室的研究同仁在此研究上的協助。此研究論壇的全名為「第三屆首爾大學-台灣大學學生論壇2008 – 光學材料與元件」(The 3rd Seoul Nation University – National Taiwan University Student Workshop 2008 on Photonic Materials and Devices),顧名思義,其為雙方學校針對光電領域所舉辦的研討會,並以博士班學生為主軸,進行交流。在看過會議議程後,想到將與同領域的優秀學者、學生交流,心情除了興奮也兢兢業業地在自己的研究上更加努力,希望使我們的成果更加有說服力。這次參加研討會,除了把我們的研究成果很清楚地介紹給首爾大學的老師、學生外,也吸收了對方近幾年的發展資訊,收穫豐富,我將一一說明。

研討會的結構是以博士班為主角,不僅報告者全為學生,連主持人、議程規劃、論文獎評比,也都由學生主導。因此,此研討會對學生的訓練不僅在於報告本身,而亦包含了如何舉辦研討會等相關訓練。這次,台大與首爾大學分別推出了十名與八名報告學生。每場報告均為25分鐘,其中包含了5分鐘的討論時間。前面20分鐘,演講者的責任是把研究成果在短時間內很清楚地表達出來,若能讓別人真正了解自己與研究團隊在做什麼,後面5分鐘的討論往往能有很大的收穫。參加會議時,我們必須要將研究在20分鐘內說出來,經過這項訓練與整理,能讓自己對研究的主題很清楚並且掌握住精華,對於下一步研究方向有幫助。而後面5分鐘,則大家來討論這個主題。在這次會議中,下面聽眾的成員除了台大的代表團外,也包含了首爾大學中相關領域的研究學者,其中不乏有在此領域經驗豐富、研究做得很好的人,因此常會提出一些值得探討的問題或想法。譬如這次在我演講之後,由於我們的研究對象是光學薄膜檢測,首爾大學的尹教授便問我LED元件表面粗糙度與元件效率的相關問題。這個問題也正是此領域目前發展上,受到相關關注的特性。另一個被問的問題則是關於超音波傳播深度的問題,此問題一針見血地問到實驗技術的限制。我也剛好利用回答問題的機會,釐清一般聽眾可能會有的疑惑。除了在正式的提問時間討論以外,演講結束也可以就問題繼續跟其他學者、同學討論。雖然這些討論並不一定會對未來的研究提出突破性的想法,但很重要的是,會後討論反映了報告內容清楚或令人容易感到誤解的地方。此對於學習如何清楚地與他人進行學術交流,是相當不錯的經驗。

除了自己的口頭報告,聽聽別人的報告也是了解相關領域近況的快速方法。在各個報告中,不難發現許多近幾年發表在一流國際期刊的研究成果。由於此研討會著重於研究交流,因此許多報告學生有介紹到實驗室的整體研究。這些研究的整體介紹不僅讓人瞭解到各實驗室的專長領域為何,也讓我們更加瞭解了整個研究的願景為何。而兩天聽下來,也使我對於整個光電領域大致的研究概況更為清楚。對於相關領域概況的掌握是很重要的,除了對於自己研究有正確的定位,了解哪裡是研究的重點,在將自己的成果投稿時,更能清楚地知道讀者可能哪方面背景知識不夠,在闡述上需在讀者背景不足之處多著墨。在報告上,雙方學生的英語口說程度大致上差不多。不過不難發現,首爾大學學生在投影片製作上相當用心,這是我們未來可以學習的地方。

會議中正式的開會方式大致就是「口頭報告」,但是一整天會議下來,其實還包括了休息與吃飯時間。在這個時段中,大家除了吃午飯或是喝咖啡吃小點心,常常可以看到一小群人在聊天,大部分是在深入討論各自研究的題目。當然在我口頭報告結束後,也有一些人來討論交流。其實,我覺得休息時間是很好的社交時間,也是很好的求教時間。這個會議不僅令我認識了許多教授,在與其他學生交流的過程中,對我未來的實驗也提供了很大的助益。因此在會議中,我也試著想去找一些老師、學生聊天,但是常常礙於不太流暢的表達能力,使得交談不能夠很盡興。經過這次的經驗,使我更深刻體認到英語溝通能力的重要性,雖然可以講得出來,但是不夠流暢的英語是無法在社交場合為自己加分的。除了英語的能力,觀念的即時表達也是重要的因素,想想即使是自己講中文,也不一定能成功流暢地對談,簡單地將自己的想法快速與別人交流。雖然對於自己在休息時間的社交表現不滿意,但也算是跨出第一步,也期許自己能在這方面的能力能有長進。

參加與首爾大學交流活動是一個寶貴且難得的經驗,非常感謝台大電資學院與光電所能支持我們出國參加此活動。會議中,直接面對面接觸了在各個領域的專業頂尖人士,除了培養我的國際觀,也慢慢建立了學術上的自信,了解自己的研究進展的定位。經過了這次會議,我除了期許自己未來的研究進展有重要性突破,也在國際交流的能力能向上提昇。

研討會出席人員合影

 

之二

撰文:光電所博士班學生陳于堂

在這次第三屆的首爾大學與台灣大學學生研討會兩天的會議中,總共包含五大主題:光電元件模擬、寬能隙半導體元件、OLED、紅外光電元件以及各種光電元件。首先由首爾大學材料科學與工程學系的教授尹義埈(Euijoon Yoon),來為我們介紹首爾大學,再來是由我們光電所的副所長林恭如教授來介紹台灣大學的歷史與現況。

首爾大學尹教授與黃所長互贈禮品

台灣大學與首爾大學師生留影

        第一個session關於光電元件模擬與特性,皆由台灣大學的學生報告。第一位演講者是陳銘鋒同學,主要研究題目是利用有限差分法來模擬層狀之金屬介電材料woodpile之光子晶體的特性。第二位同學是陳于堂同學,主要是利用解析的方式討論高介電常數之介電質圓柱之負折射現象,並利用有限元素法來模擬圓柱在特定波長之負折射現象。第三位溫昱傑同學則是研究波長在7.9到65nm之超音波之非破壞性檢測,來重建欲量測之影像。

      第二個session是討論寬能隙半導體元件。首先由首爾大學的Sung Hyun Park(补成鉉)同學對於利用低壓MOCVD之InGaN/GaN量子井之長晶技術,可有效降低V-defects之數目。

       接下來是台灣大學的柯閔詠同學,討論InGaN/GaN p-i( MQW)-n奈米等級之柱狀光子晶體製程 ,並討論此元件在常溫下之電性和光性。再來是林政宏同學討論增加LED出光率相關之題目,利用photoelectrochemical(PEC)蝕刻技術來製作光柵結構於InGaN/GaN量子井LED,可增加約70%出光率。

       再來是首爾大學的Dong Hyuk Kim(金東赫)同學,研究主題是關於利用Mg參雜之GaN,主要是利用DMHy來降低Mg-doped GaN中的氫濃度。而第一天最後一位演講者是台灣大學的趙俊傑同學, 研究如何利用epitaxial lift-off (ELO)之技術,將InGaP/GaAs double-junciton micro-cuboid之週期結構轉移到其他基板上。

       第二天的第一個session是討論OLED相關之題目。首先由韓國的同學Jaehyun Lee(李在賢)討論關於上發光有機發光二極體(TEOLED)之研究,主要是利用p-type dopent之CuI作為電洞注入層(HIL),可有效降低工作電壓。第二位關於OLED之研究是利用blue-emitting Ircomplexes來增進藍光OLED。可提升13.7% (photon/electron) 效率。

       再來是關於紅外光波段之光電元件,首先是首爾大學之Keun Wook Shin(申建旭 )討論利用UHV-CVD在矽基板上長Ge薄膜。再來是台灣大學賴建智同學之研究,主題是關於常溫下的CW Cr4+:YAG double-clad crystal fiber laser,而其threshold小於100mW,比目前之文獻小。這個session最後一位同學是 Sim Uk(沈旭 ),討論關於InAs量子點之成長研究。

       接下來的session,首先是台灣大學的王菘豊同學討論關於利用galium doped indium oxide (Ga:InO) 作成之相變化記憶體。接著是由韓國的Hee Jin Kim(金希珍)討論光子晶體相關之題目。然後是首爾大學之Seok Ha Lee(李錫河)討論關於CMOS製成厚度控制之研究。

      而廖均達同學是討論利用MEMS技術製作之懸臂樑感測器。最後一位同學是首爾大學之金成煥用光子晶體雷射作為折射率檢測器。

       最後在由同學所票選的最佳學生論文獎,台灣大學得獎者是廖均達,首爾大學則是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

臺灣大學光電所 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

臺灣大學光電所 吳育任教授

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

臺灣大學光電所 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.


 

 
 

論文題目:可用於增進有機發光元件性能之光學結構研究
姓名:盧英瑞   指導教授:吳忠幟教授


摘要

在論文中,我們研究數種新型結構並用以增進有機發光元件之性能。首先,我們探討對電極材料不敏感的電洞/電子注入架構。並將上述架構用於白光堆疊串接式元件,使該元件具有良好的光電特性。

接著,用具波長選擇作用的反射鏡面來調變白光元件的發光頻譜,我們實現了在紅光、綠光和藍光波段具有陡峭發光峰的三發光峰白光有機發光元件(如圖一所示)。其頻譜與彩色濾光片搭配後,可產生飽和的三原色,其色度座標如圖二所示。依類似概念,我們設計另一種波長選擇性反射鏡面來增進以苝為摻雜物之藍光有機發光元件的色彩飽和度,其色度座標可達(0.151, 0.092)。

最後,分析輸出端鏡面的反射率對微共振腔有機發光元件發光特性之影響,並以實驗驗證之。

 

Fig.1 Fig. 2
 
 
 

美國奇異公司使用連續捲軸式印刷技術,製作軟板OLED照明的聖誕樹

美國奇異公司(GE,General Electric)的OLED研究小組宣佈,該公司的研究部門——GE全球研究中心(GE Global Research)成功製作了使用OLED照明的聖誕樹,如圖一。

圖一、綠光軟性基板OLED所圍繞成的聖誕樹

該聖誕樹的周圍纏有寬6吋(15.2cm)×長15英尺(457.2cm)的柔性照明用OLED元件,如圖二。此柔性照明用OLED元件乃採用連續捲軸式(roll-to-roll)印刷技術製造,該技術係2008年初由GE公司的研究人員開發而成。奇異公司一直在進行可實現低成本生產的連續捲軸式製造工藝的開發,在OLED照明的商用化領域遙遙領先。GE公司OLED開發項目的負責人Anil Duggal表示:「希望透過聖誕樹的方式刺激人們的想像力,展現新一代照明的無限可能性。」

圖二、長約四公尺半的軟板OLED點亮的情形

GE全球研究中心(GE Global Research)試製的這個軟性基板OLED元件使用了與日本的TOKKI(曾跟美國的Vitex系統公司合作過)共同開發的OLED元件之電漿CVD(化學氣相沉積)薄膜封裝設備。與目前的玻璃封裝法相比,薄膜封裝法除了可減少材料和設備數量外,還可應用於柔性面板。

這個設備支援TOKKI在其他OLED製造設備中使用的第4代玻璃底板(底板尺寸為730 mm×920 mm)。採用200 毫米見方的玻璃底板進行了技術驗證。首先在玻璃底板上形成由透明的ITO電極夾住的約1 厘米見方的Alq3 OLED層,然後在OLED層上堆積厚度為微米級的薄膜封裝膜封裝。

封裝膜由GE全球研究中心開發,透過層疊多層有機物層和無機物層形成阻隔(Barrier)膜,封裝OLED層以阻隔濕氣或氣體等,防止發光層出現老化。在改變有機物層和無機物層的組成的同時形成薄膜。因此層間的密著性較高,可防止將來柔性化時發生破裂(Cracking)等,如圖三。氣體阻隔性為10-6 g/m2 天。

採用薄膜封裝技術,除了無需封裝用玻璃、黏合劑和乾燥劑等外,還可實現玻璃封裝法無法達到的薄型化。另外,目前的封裝技術需要洗淨封裝用玻璃和抽出氣體至真空等約5道製程、以及各個製程間的設備自動搬運,而薄膜封裝技術只需追加真空腔(Vacuum Chamber)這一道製程即可。與原來的玻璃封裝製程相比,有望將設備價格降低一半。

圖三、左圖為傳統玻璃封裝方式,右圖為新式的薄膜封裝技術


資料來源:

GE發佈新聞
http://www.genewscenter.com/Content/Detail.asp?ReleaseID=5034&NewsAreaID=2&MenuSearchCategoryID=

GE全球研究中心在部落格中發佈的亮燈儀式視訊
http://www.grcblog.com/?p=415

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

 

 

 
 
 
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