第四十期 2009年3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:2009.03.06
 
 

賀!本所林清富教授榮膺「亞太材料科學院(Asia-Pacific Academy of Materials)院士」~

 

本所3月份演講公告:

 

日期

講者簡介 講題 地點 時間

光電論壇

3/3 (Tue)

陳陽闓博士

Bell Lab., Alcatel-Lucent Technology, U.S.A. 

High speed electronics and optoelectronics for optic fiber communications 博理館101演講廳 13:30~14:30

光電所環安衛演講

3/6 (Fri)

蘇文源研究員

行政院勞委會勞工安全衛生研究所

電氣危害與預防 博理館113教室 14:30~15:30

 

 
 
2月份光電所演講花絮
時間: 98年2月13日 (星期五)上午10點30分
講者: Dr. Lars Zimmermann (Technical University of Berlin, Germany)
講題: Photonic integration in high-performance 0.13µm SiGe BiCMOS technology
 

Dr. Lars Zimmermann於98年2月13日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館103室發表演說,講題為「Photonic integration in high-performance  0.13µm SiGe BiCMOS technology」,本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,獲益良多。

 
 

~ 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

之三

撰文:光電所博士班學生柯閔詠代表團學生隊長

還記得10月底時收到老師的一封信,問我有沒有意願參加台灣大學和首爾大學第三屆的學生研討會,當時抱著能出國去看看的心態就答應了,而第一次開行前會議時,在完全出乎意料之外的情況下,當選了此次首爾行的隊長,並負責規劃與統籌。

而我的首爾交流,也因為如此,在我寄出第一封e-mail時就展開了,經過雙方禮貌性的互相回函後,發現對方的隊長在去年第二屆研討會時我就已經認識了,所以我們很快地交換MSN帳號,開始密集地討論與規劃,直到12月14日我們飛往韓國。

一下飛機後,本來因為早起趕飛機沒睡飽而昏昏沉沉的頭腦,因為韓國寒冷的天氣(0~-2℃之間),瞬間清醒了起來,大家興高采烈去買傳說中有名的香蕉牛奶,邊看韓國的女生邊等著對方的隊長接機。

Fig. 1. 在機場等候時,團員們及老師們的合照

在抵達首爾大學後,經過短暫的休息,對方的隊長及幾位成員們帶著我們參觀首爾大學,首爾大學座落在首爾市郊的山區裡,常常能看到健行的登山客,對我們這一群到訪的台灣人來說,除了校園裡散佈著許多高樓大廈外,它比較像是一個適合登山健行的好地方,而一路上我們就與這群初次見面的韓國同學,說說笑笑,聊著彼此的學生生活,做研究的甘苦,邊欣賞首爾大學的好風光。

Fig. 2. 在首爾大學校園內合照

經過了一夜的休息後,第三屆的台灣大學—首爾大學學生研討會也正式地展開,在會中聽了不少與自己不同領域的演講,不管是來自台大或者來自首爾大學;在聽演講的過程當中發現,不管研究做得如何,首爾大學的學生們比較會表達並推薦自己所做的研究及優點,而這種現象也反映到他們在介紹自己學校時,總能讓聽眾留下深刻的印象。

其實這幾天相處下來,加上我在行前與對方隊長規劃會議議程及行程的過程當中,會發現他們和我們平常生活周邊的人沒什麼不同,也許我們平常對韓國人的印象可能是民族性很強悍,但在這一次的參訪過程當中,我們看到的其實是他們很盡心也很熱情地招待我們,在私底下討論一些有關於研究方面的事情時,他們也都能夠不藏私地與我們分享,每個人的生涯規劃好像也都跟自己沒什麼不同。

而在研討會結束後的幾天,我們也趁著空檔去參觀首爾市附近的一些古蹟及景點,發現過去的韓國其實是很落後的,他們的舊文化中,也處處有著中國文化的痕跡,但今天他們不斷地持續進步成為一個全世界都不容小覷的國家,首爾大學也成功地進入世界百大,尤其這次研討會的主角都是博士班的學生,他們所展現出來的都是正面又自信積極的態度,並且非常認同自己的所學及所處的環境,這種正面的態度我覺得可能是台灣學生身上比較欠缺的,我覺得我們能夠學習他們的態度並保持自己的優點,使自己更有競爭力。

這次首爾行,真的很謝謝所上能夠提供我們這個機會,平常出國參加conference時,可能就是把所要發表的題目發表完,然後看看別人的研究,但真的能和他人長時間的互動並不多,透過這次與首爾大學的交流經驗,讓我們能夠了解來自不同國家的學生,他們的思考和態度和我們有何不同,雖然已經回台灣了,但我現在仍覺得收穫良多。

 

之四

撰文:光電所博士班學生廖均達

第三屆台灣大學與韓國首爾大學研究生交流活動於2008年12月15日在韓國首爾大學舉行。會議內容主要以光電材料與光電元件的應用為主,並將討論的議題分為五大類,分別為optical characterization and modeling、wide band-gap semiconductors、OLED、infrared optoelectronics以及photonic devices。在為期四天的交流活動中也包含了參訪國家實驗室Korea Advanced Nano Fab Center (KANC)、整合研究中心Advanced Institute of Convergence Technology (AICT)與首爾大學的半導體研究中心Inter-university Semiconductor Research Center (ISRC)。此外韓國文化與城市遊覽更豐富了此次的交流活動,讓此行不僅是學術上的交流,更能從認識不同國家的研究生中相互學習,進而開拓視野。

在台灣,同學之間常常喜歡討論的研究生文化,同樣也不例外地是韓國研究生茶餘飯後喜歡談論的議題。從每天工作的時間、指導教授與研究生之間的互動關係、研究生薪水到如何紓解壓力的方法,可以說是同中見異。就每天研究的時間長短來說其實都差不多,但有亞洲電玩遊戲王國之稱的韓國,在正常上課時間是無法透過網路連線到線上遊戲平台,這種網路封鎖的方式,在台灣應該看不到吧!而運動、聽音樂應該是大家都喜歡選擇的舒壓方式,但較特別的是韓國的研究生甚至連教授們都喜歡三五成群的去喝點小酒放鬆心情,而學校內也可見小酒吧,這點跟台灣應該是比較不一樣的。就研究環境來說,我想應該很值得去學習,在台大研究設備應該還算是充足,但卻分散在校內各處,使用上難免不那麼方便;我想若能集中管理,建立大型的設備研究中心,並具有完善的營運制度,應該更能提升台大在工程領域的國際競爭力。從光電領域的研究方向來看,韓國與台灣應該算是類似的,我想從產業發展面上,如TFT-LCD、LED、OLED及太陽能電池等,更能窺見一斑。

第三屆台灣大學與韓國首爾大學研究生交流活動

KANC實驗室參訪

         除此之外,城市的觀光更讓我感受到韓國與台灣的相同之處。某些鬧區的街道其實跟台北很像,例如明洞與仁寺洞就很像西門町與台北東區(“洞”好像跟“町”的意思類似),韓國的學生在假日也喜歡到這些地方逛逛。首爾塔是一座建在山上的觀景塔,跟台北101一樣,可以鳥瞰整個城市夜景。還有參觀美術館和昌德宮,從這裡更可以窺見韓國在文化上與台灣的相似。從文字及語言來看,漢字在韓國許多地方都可見到,以及台語發音和某些韓語發音相近。就地理位置而言,台灣與韓國都比鄰中國大陸,故從過去的歷史中都可窺見相似的軌跡。

       這次的交流活動,不論是學術上或文化上都得到不少的收穫與啟發,感謝韓國首爾大學的研究生熱情的款待,與黃所長、林副所長與蘇教授在途中的經驗分享。

KANC實驗室參訪

於歷史博物館合影

 
 

~ 諾貝爾化學獎得主‧李遠哲院士(前中央研究院院長)專訪 ~ 【三之一】

 

【前言】

 

光電所所訊為擴大人物專訪之視野,於2008年9月11日由光電所所學會會長劉光中、副會長江宏禮,及所訊編輯林筱文前往中央研究院原子與分子科學研究所,專訪國內外行程忙碌的諾貝爾化學獎得主、前中研院院長李遠哲院士。訪問內容廣含生活、教學、研究,及李院士對光電產業的看法與對台大光電所同學的勉勵。經過反覆琢磨,並承蒙李院士於稍後數月的百忙之中撥冗指導,我們將為時兩小時之現場訪談內容以文字方式忠實呈現,自本期開始將依主題分次於三、四、五月之中文版所訊上完整刊登。

 

 

(2008年9月11日攝於中央研究院原子與分子科學研究所)

 

 

    ★ 在訪談的一開始,我們先請李院士簡單分享了卸任中研院院長以後的生活……

 

問:首先我們想請院長跟我們分享一下比較輕鬆的話題。我們知道您從中研院院長卸任已經近兩年了,我們想知道院長在這兩年來生活重心是不是跟過去有很大的不同?院長您現在忙些什麼?

 

答:我以為卸任之後會有很大的改變,我常跟我太太說我一輩子都沒有陪她,一起陪她到世界各地稍微走一下,但是我卸任之後還是非常忙碌。一方面是跟研究有關的,我現在辦公室一個在這裡,另外一個在基因體中心,基因體中心他們在作質譜儀的發展工作,尤其是大的生物分子的質譜儀,最近在這方面花了不少心血。我上個禮拜才在Berkeley給一個演講,為了這個演講,一個多月以來,日以繼夜地工作,晚上睡得很少,花了很多的心血,努力想了解到底為什麼這麼久了有些事情還不了解。所以整個說來就是還沒有輕鬆下來。去年有一次到希臘開會,跟我太太有四天的假期,在希臘的小島上走走,最後一天我太太還說:「遠哲你說要陪我度假,但是你心不在這裡耶!你的心還在想著很多跟科學有關的事!」所以這方面我還是沒能真正卸下來。不過,我這十幾年來,也很關注國際學術交流或者是國際學術事務,尤其是科學家在想解決人類面對的困境,像能源環境的問題,或者是科學家經過科學的交流使世界帶來和平,譬如說中東以色列猶太人跟阿拉伯人之間的事,或者是我每年都到京都參加一個科學技術與社會的論壇。我學化學,也常到美國化學學會參加會議。今年夏天,就是上個月,我到印尼峇里島(Bali),參加亞洲科學營做學術演講與學生們交流,這個科學營我是主辦主席。可見我在國際學術事務上也是非常忙碌。所以這將近兩年的時間,緊張忙碌的生活倒是沒有看到多大的改變。不過老實說有一個較大的改變,我1994年回來到卸任的十二年半,因為非常忙碌,每天兩點鐘才睡覺,八點鐘左右就起床,有時候半夜醒來就睡得更少,所以每天睡不到六個小時;現在晚上一點鐘就上床,不用等到兩點鐘,所以睡眠的時間是稍微多了一點;有人看到我說你精神比較好,我說是啊,最近睡眠的時間是增加了一些。我回到這裡之後,我一直說要在過年的時候到迪化街走走看看,也許到龍山寺看看;我還沒到龍山寺看過,以前在我學生時代住在第八宿舍的時候,在龍山寺的後面當家教,所以常常騎自行車,花一個多小時騎過去,教書回來的時候肚子餓,龍山寺前面的攤子在賣雞腿等香噴噴的東西,那時我從來沒有停下來吃任何東西,大學的時候這樣來回跑,但是我還沒進龍山寺去看過;回到台灣這14年一直說要看要看,可是還是沒有。(所以說院長到現在生活還是很忙碌?)是很忙碌。(那院長您不會覺得時間不夠用嗎?)是不夠用!雖然時間不夠用,但是一天只有24小時,就這樣一天一天過,我每天晚上睡覺之前還是要整理每天做的事,但最重要的是思考「明天怎麼走?將來怎麼走?」。那麼你如果問我比較大的壓力是什麼?我常常到世界各地演講,有些是學術演講,有些是比較哲學性的演講;可是每次講完了之後,就開始看我下次演講在什麼時候?下個禮拜在哪裡?是針對高中生講呢?大學生講呢?或者是講我的專業?所以我常常在準備演講。

 

  ★ 那麼,我們很好奇,李院士學生時代喜歡運動(棒球、桌球、網球),而今在忙碌的生活中,有什麼樣的興趣、嗜好,或從事哪一類的休閒活動呢?

 

問:這樣子院長您在忙碌的生活中有辦法安排一些休閒活動嗎?

 

答:倒還有,如果我沒出國的話,每個禮拜打兩次網球,晚上八點半打到十點鐘,一個半小時,至少打兩個set的網球,你們幾位打網球嗎?(有,有在打網球,比賽也看了好幾年,有在關注網球。)有看過盧彥勳他們打球嗎?(是,我看過,像去年台北市盃在台大網球場的時候。)跟大陸比賽的那一場?(是,可惜最後好像還是輸了……沒有啊!(只贏了兩點……第三點也贏啦!是盧彥勳輸了,他在教練面前哭了,但是王宇佐贏了,所以我們是贏了。(第二天後來有事就沒有來看……沒有來看是不是?最後一點是王宇佐打贏了,不過盧彥勳今年到Olympic,第一個碰到的叫做Murray,英國人,盧彥勳把Murray打下來,他(Murray)世界排名第六,這次他是在美國公開賽得到第二名。

  我們知道李院士熱愛網球,亦有多次與盧彥勳球敍,對於網球這項運動帯來的感受是否可以請李院士跟我們分享呢?

:那可以請院長分享一下跟盧彥勳球敘的一些有趣的事情嗎?

 

盧彥勳、王宇佐,我回國之後認識他們,他們才只有10幾歲,現在25歲,所以至少是十多年前的事。那時候,我參加一個社區網球比賽的時候,修德國小的林前校長,帶著盧彥勳說:「他跟王宇佐這兩個人很有希望,希望到國際場合裡面去參加比賽磨練。」那麼他說他們沒有經費,所以我就從那個時候開始幫忙找經費給盧彥勳、王宇佐。後來也認識了詹詠然,我第一次看到她也是她14歲的時候,她媽媽說她在台灣打球打得很不錯,她說她希望到國際比賽,所以剛開始的時候我就找人家資助她,所以這幾個人是我曾經幫過忙的人。不過你知道像盧彥勳打到現在這個階段,打到世界排名100名之內,這是隨時都可以把前面排名1到10的人給打下來,他們打球真的是非常精采,球速很快很精準;上個禮拜五我跟他一起打球,他跟我打雙打,他是我的partner,所以所向無敵,通常跟喜歡打網球的人說我曾經跟世界百名之內的好手打過球,他們就說:「哇!」,會很羨慕的。(所以其實院長還蠻常有機會跟盧彥勳他們球敘?)是,以前詹詠然他們回來的時候每次也都來找我跟他們打球,現在他們比較忙,都在外面。(他們私底下有沒有比較有趣的一面,就是我們在媒體或者是公開場合沒有看到的?)以前打棒球的很多選手啊,在打球的時候就養成壞習慣,因為你打得好,人家就會寵壞你,所以棒球隊裡有不少這樣的例子,還沒有變成真正的大明星就養成不好的習慣,有些人就很驕傲或者是怎麼樣。但是網球隊這些人沒有,盧彥勳、王宇佐他們都非常成熟;所以台維斯杯這次跟Australia在高雄打的時候,就是今年舊曆年那個時候,或者是上一次的公開賽,盧彥勳打到冠軍,他拿起麥克風,他在感謝他的父母親、教練和所有幫過他的人的時候,我就很高興地看到一個小孩在國際爭戰之後變得那麼成熟,拿起麥克風之後滔滔不絕講了很多他自己的感受。盧彥勳有個德籍教練叫做Dirk,這個人我是非常佩服的,德國的國家選手很多都是他培養出來的,他以前看到盧彥勳就很喜歡他,所以盧彥勳和王宇佐一直是他們帶著的,他跟盧彥勳和王宇佐常常說:「打球啊,是短暫的。你可以打到30歲、35歲,國際比賽到35歲,今年有人34歲出來比賽,打得還不錯,但也就是差不多了。但是做人是一輩子的事。」所以Dirk常常告訴他們,要頂天立地做一個人,所以我非常喜歡這個Dirk,他對網球隊會細心培養,所以你看他們兩個打球,他不會摔拍啊,還是很有修養的。

 

  ★ 結束了輕鬆的話題,接下來,我們想請長年研究光化學交互作用的李院士就光電技術在化學領域的應用,跟讀者們聊一聊他的經驗與看法……

 

:院長從事交叉分子束的實驗,這是大家都知道的;主要其中有一個很重要的機制,就是用雷射去做激發這個工作,那由於剛好我們的所長也是做雷射這一塊,所以之前我們在開會的時候他就非常想要請教院長,院長在Berkeley用的雷射跟到台灣來有沒有什麼樣的差距?身為一個光電所的學生或者是教授,我們應該去做哪些努力?

 

很多做研究跟做學問,物理、化學、光電這些,通常都是分不開的。你知道我到Berkeley做的論文是什麼呢?是光電效應,是把一個原子激發到激發態經過分子的碰撞,怎麼樣產生離子,這離子是化學鍵形成時候的能量把電子打出去,那個時候大家對這個不懂在了解,以為是電子從一個原子跑到另一個原子產生ion pair,所以我做的實驗是氣相的光電效應,化學鍵的形成跟電子的產生,然後決定離子化學鍵的強度,所以我一開始其實就做光電的研究工作。但到後來,我用的雷射就越來越多,先是了解光分解,尤其是有一陣子紅外雷射變得很強之後,多光子的解離這個問題我跟我們加州大學物理系的沈元壤教授的研究團隊,一起真正瞭解多光子解離的機制,怎麼樣在不同的雷射的intensity,把一些不同的量子狀態的分子激發到continue之後,怎麼樣把它繼續激發,在這過程中分子內能量的傳遞,跟到後來分子分解的時候,在激發跟分解的競爭影響分子分解的機制等。這些是我們在分子束裡面,單一分子,做的研究工作,這是蠻重要的工作。所以我們開始,從單光子的分離,進入多光子的分離。我們學了很多這樣的工作之後,就想到液態裡面H3O+水融合多聚體的構造,可以經過游離的H3O+與水聚合物的紅外吸收光譜來瞭解,這光譜很不容易做,因為把離子與水分子的聚合物用質譜分離後就沒有幾個,根本量不到吸收光譜,那時候我們就想到多光子解離的方式,可以檢測聚合物有沒有吸收紅外光子,所以常常就會有一個研究接著一個研究的發展,就有關聯性。我們發現了一個新方法之後,就發現這個可以解決另外一個問題,所以我們雷射就用了很多很多。當然,我到柏克萊當研究生的1962年,我做的這個光電效應,那時候沒有雷射,所以我要用一般光源,用單光儀(Monochromator),把它分光之後,做的研究是很辛苦的,後來發展出來的雷射,尤其是dye laser可以tune波長,後來就有強光,像TEA laser、excimer laser,這些就慢慢發展出來。緊接的來的就是short-pulse laser,如nanosecond、picosecond、femtosecond與attosecond lasers。所以你如果問我說,最近有甚麼不一樣的,我說最近這幾年,很多人就是用femtosecond或者是attosecond laser,在做這個電子激發後的dynamics,另外就是用short-pulse laser產生harmonics,所以在桌上型的雷射便能產生X光,soft X-ray。最近有很多人在做這樣的工作,很強的強光把它交聚在一點的時候,就產生harmonics,我們這裡一個汪治平教授,他們在做10 Terawatt laser的設備。除了laser的pulse越來越短之外,有更多種laser買了就可以用了。以前很多人較辛苦的就是做laser的製造,你可能自己要set-up laser才能動手做研究。

   那麼,李院士對台灣目前光電教育的範疇或是研究方向、成果,或是現階段台灣光電產業的發展,有什麼樣的見解呢?

問:接下來,我們想問一些跟研究所比較有關的問題。像以光電所本身而言,它在台灣的密度是比其他國家要高非常多,那恰巧光電產業也在台灣而言,扮演著兩兆雙星的角色,包括半導體製程跟面板。是否能請院長對於光電所在台灣這樣的密度,從教育的結構,或是從國家產業的結構,還有未來的發展,作一個comment

 

答:是,我可以做一個比較一般性的comment,再談到比較深入的問題。前幾年我被邀到台積電演講,整個講堂裡面坐了一些年輕人來聽我演講,這些年輕人也許可說是台灣理工科畢業的學生裡面的菁英,被吸引到那裡工作。我常到各個地方演講,還很少看到,那麼多眼睛亮亮的、想瞭解東西的很好奇的年輕人坐在那裡。那時候就很興奮,台積電竟然吸引了這麼多有好奇心、好像有探究心的年輕人。後來我跟張忠謀張董事長談到說,其實他們做的研究工作,或許並不是很高深的研究工作,他們很多都是在技術上求改進,對於真正新的技術,他們沒有在投入的很多;所以那時候我也跟他談到說,你看那些年輕人,其實那裡面一部分的人,應該在大學裏面作研究,應該是專攻博士學位,後來在研究機關裡面,做前瞻性、尖端性的研究;但是我們的產業啊,因為他們賺錢多,吸引了很多人。所以我們現在以研究性大學來說,像台灣大學就是很不正常的,一個台灣最頂尖的大學,收這麼多碩士生,比博士生多這麼多,然後每天為了工業界在供應這些以後從事產業方面工作的人,然而真正要做研究工作的人,普遍不多。物理系、化學系都是一樣,他們在研究所待了兩年之後一窩蜂地就走了;以前我告訴他們說:「你不錯喔,你應該好好做研究。」他就說:「你看我表哥,他大學畢業之後到美國留學,念了四年,後來做兩年的博士後研究,六年後回到台灣來當教授,薪水沒有我一半耶!」他那時候在唸碩士,他要到台積電做事,他就說:「你看,做了六年,很辛苦的,他沒有我薪水的一半,我如果把股票分紅也加起來的話就不只他的兩倍。」這裡談到說,我們的產業結構,創造兩兆雙星產業,就是面板跟電子,吸引了很多的人,這個對整個社會講是好事,就是在台灣接受教育,能夠在台灣找到好的工作,是好事啊!但是呢,因為他們薪水很高,吸引了太多精明能幹的人,導致冷落了我們應該多做創新研發工作,這是我比較擔心的。所以你看我們的面板,我們的面板技術,比起日本、比起韓國是落後的,所以我們常常聽到有人說,好像一部汽車上了一條高速公路之後,路只有一條沒有出口,只能往前走;所以他們很大的矛盾是,賺了錢就投資做下一代的設備,一直投資比賺的多,後來生產過剩,就虧本了。今年賺很多錢,明年可能就虧本,台灣面板工作已經開始在虧本了;那麼有一天,有人說,我發明了一個更簡單的方式可以做更好的面板,這些目前的設備大半都不要了,那麼投資那麼大的設備完全就會落後了。所以不只是面板,台灣的研究工作不提升是不行的。所以如果你看到很多精明能幹的學生,沒有留在研究機構裡做研究,而都去做生產賺錢的工作,這可能是不好了。所以我現在在台灣,看到台灣科技的進展,很欣慰,確實台灣進步了很多,老師做的研究工作啊、學生論文的素質也提升了很多,但是我一直也擔心,別的國家進步得更快的話,我們畢竟還是會落後的。(院長,您提到的這個問題,在光電所就有明顯的情形,像是每一年博士班招生時都會發現,我們很多的碩士畢業生,沒有打算留下來繼續在博士班成長,我們開出了一定的招生名額,但是來報名的人數不多,使得錄取率偏高;所以院長也觀察到這樣的現象,覺得這樣是不太好的?)前兩年半導體景氣不好的時候,倒是到研究所唸書的人數增加了。1955年我進大學時,有兩個特點。第一個,在威權統治之下,像我有崇高的理想,但也是非常叛逆的人,媽媽一直擔心我會被抓去槍斃,這是很令她擔心的一件事;第二個是,那時候經濟非常困難,每個人薪水也很低,我們在大學裡面,每個禮拜才能吃一塊肉,或是一顆蛋加菜,每天吃冬瓜跟海菜,天天幾乎都一樣,有時會吃到中央市場賣不出去,快要變不好的魚就算不錯了。而且台灣的學術水準也不高,因此畢業後大家都一窩蜂走了。所以前幾年有一天我到紐西蘭開會時,紐西蘭的女總理,叫Helen Clark的,她非常羨慕台灣的半導體產業、高科技產業的發展,她也知道這個產業的發展,跟1980年開始的很多回國的學人很有關係。她就問我說:「李教授,你們在四、五十年前,是哪一個國家的領導人,有這麼大的遠見,把所有的學生都送出去國外留學?」我說這不是遠見,這是非常悽慘的一件事,大家都逃走了!我說現在台灣情況不錯了,但是學生出去的就少了,反而是有另一方面的擔心。(對啊,所以現在是產業界有很大的吸引力,院長您覺得,學校這邊應該要怎麼因應?)大學薪水要加高,而且工作條件要改善,使年輕人看了之後,覺得產業界是一條路,但是呢,做學術工作也是另一條路。(所以是學校的內部應該要提高自己的吸引力?)不然住在台北,現在房價一直在漲,有幾個大學教授從國外回來可以買得起房子的?沒有啊!所以我們就拼命要蓋宿舍,給他們住,不然他們付不起的。(所以說是這樣的問題的話,應該是以學校這整個行政的單位來改善這個環境,因為院長您剛剛提到的,就不是只有改善學生的部份,還有連老師的部份也要提升才有辦法?)是,要全面地來改善,所以這就是為什麼五年五百億一直要投資到研究性大學;五年五百億是有些效果,但還不是那麼全面的。所以我在1994年回來了之後,第一件做的就是,我到企業界募款之後成立「傑出人才發展基金會」,很多優秀的年輕人回來,就能補助他們小孩子上學等等。

   李院士很關心研究所教育的問題,那麼李院士認為,研究生對自身該有怎樣的期許?博士生與碩士生分別有何階段性任務?

問:請問院長,研究生應該對自身有怎樣的期許?麻煩就博士生跟碩士生兩方面,來跟我們分享一下,有哪些階段性的任務?

 

答:其實到了博士這個階段,應該是能夠自己不依賴教授,而是教授給一個題目之後能獨當一面地學習解決一些問題的階段。但是在碩士的階段,往往還不是這樣子,還是要在老師提攜下,再從事這些研究工作。但是我常常覺得,當然這是我自己的經驗,不能一概而論,我因為高一的時候,曾經得了一場病,休學了一個月,那時候我一直在想,人活在這世界上到底是為了什麼?人生的目的是什麼?我想了很多,一個月過了之後,有了很大的決心,我不再受學校教育的擺佈,我不受我們環境的束縛,我也不受父母太大的影響,我說我要自己做主人,所以到了高中二年級的時候,我一直說,我是自己的主人,我到學校,學一些東西,學校能教給我的很好,但是我要學的可能不只是學校教給我的這些,所以那時候我非常主動。我離開中學來到台大的時候,我人生只有兩個願望,一個是希望成為好的科學家,希望能夠為人群社稷做貢獻,另一個就是我希望能夠找到志同道合的人,改善我們的社會。只懷抱著兩個志願就走進了台灣大學。到了台灣大學,我決心要成為一個好的科學家,我要學化學,要成為好的化學家,所以我第一個問題就是問很多比我年長的學長:「如果我在系裡面選這些課好好念的話,能成為好的化學家嗎?」我得到的答案是否定的,他們都說不可能,我說為什麼不可能,他們說化合物本來就是原子,或可說是建構原子的原子核、電子組成的。而20世紀對這些微小的粒子的運動有很好的掌握,你如果需要好好瞭解化合物的構造、合成或它的反應,應該從量子力學開始學,然後用熱力學或統計力學,把微觀現象跟宏觀現象連接起來,化學的研究以物質為對象,所以你也要了解電磁學,你如果成為實驗科學家的話,還得學電子學與電子學實驗,我的學長們接著說,但是化學系這些課都不教,他還說你如果要真正成為一個傑出的學者,要多學幾種外文,會講日文、國文、英文跟德文還不夠,要學更多的語言。他們講了一大堆,我就說:「那你們都學了嗎?」「我們哪裡有時間學這些?」所以我們一進來就看到矛盾,矛盾就是說你走進化學系,好好地念你也不會成為一個好的化學家,已經天註定了,你就是不會變成一個好的化學家。所以那時候我就下了決心,跟一位比我大兩歲的張昭鼎學長說:「那我們這暑假就不要回去,就住在宿舍裡開始學熱力學。」我真的是在大學時下定決心,有系統地與一群同學們組織隊伍學了熱力學、量子力學、統計力學,到物理系也學電磁學、電子與電子實驗,在外文系學了兩年俄文。所以我到大學畢業的時候,大一的時候學長們說的要成為化學家需要學的基礎的學問,我都學了,那時候我可能是唯一一個,在化學系裡面,學那麼多物理的學生。這是我在大學學習的過程,我那時對追求學問的熱忱與努力是很多人難以想像的。我那時候就說,我要掌握自己的生命,我那時候如果糊裡糊塗地要變成好學生,每個課都考九十幾分,或許就真的成為一個”好學生”,但是我就是不要當”好學生”,我要當好的科學家,這是不一樣的。後來我到清華大學唸研究所之後,到了柏克萊加州大學念博士,這個時候才發現,畢竟在國際一流的大學,研究的境界是很不一樣的。我到加州大學碰到一位老師,他就談到一些與我剛才講的,光電、化學反應,能量跟光電效應有關的一些問題,並告訴我一個原子接受光子達到激化態後,經過化學作用,可以踢走電子而產生離子,他說這機理沒人知道,你來解決,我就問說怎麼著手,他笑著說:「遠哲,我真的不曉得,我知道怎麼做的話,我早就做了。」然後他每次看到我就說”What's new?”,我就說我昨天做些什麼、找到哪些東西,他就說”What are you going to do next?”,我其實很不習慣的,就說我要怎麼做。頭一個月我跟我太太說,奇怪了,我在高中的時候,老師什麼都懂,大學時問教授,他偶爾會說:「遠哲你還年輕,還不必懂這些。」後來我知道老師並不懂;到了加州大學之後,老師給我題目,每次跟他討論,他就說,我真的不懂,我懂的話早就做了,我就說我父母親給我錢買機票到美國來,結果老師什麼都不懂,似乎有點不對。但是呢,至少他把我帶到知識的最前緣,這些以前知道的,這些以前不曉得,讓你去摸索。很有趣的是他每次都問”What's new?”、”What are you going to do next?”,經過兩年這樣子走下來之後,後來我發現每次他到實驗室時,我告訴他的事情愈來愈多,愈來愈詳盡,我告訴他我做了什麼,為什麼這樣做,得到這樣的結果,然後要怎麼做。我就感覺奇怪,好像他是我的學生,我到美國來,好像收了一個美國的大學生,每天都在告訴他,我為什麼這麼做、為什麼那樣做,兩年過來了,他說你可以寫論文了,你做得不錯,我那時候就給他很大的抗議說:「我到美國來你沒有教我什麼,然後兩年後,就說你可以寫論文你可以走了?」我那時候很坦白地告訴他,我真的覺得很不可思議,他說:「不不不,這你不曉得,這兩年之內你每天在摸索,你學會了怎麼解決問題,也知道怎麼樣往前走。」他給我很大的鼓勵,他說你如果要繼續跟我做,我非常歡迎你,留作博士後的研究員,他要到英國度假,他說他有很多錢,你可以做你喜歡做的事,也照顧實驗室內的年輕的同仁,那時候我才第一次想到,好,我可以用離子束與分子的單一碰撞,從它的反應前的離子與反應後的產物的運動軌跡來瞭解化學反應,所以以後的很多反應動態學的研究工作都是從那時候開始。不過,這實驗很複雜,必須建造一部新的儀器,那時候我真的是學了很多,從儀器的設計到工廠的加工,一年之內就建造了一部全新的機器,真的是日以繼夜地努力過每一樣事情,從機械工廠的車床工作,到儀器設計要畫的圖,包括焊接的程序,哪個先開始焊,與加工程序,每一個尺度精確度要多少,都得詳細探討、明白指定。也學了很多各種質譜儀的設計與建造。在加州大學的羅倫斯國家實驗室,有很好的環境、很多優秀的工程師,我就在那兒學了很多做研究的方法與技術。我講了這些話只是說,像台灣大學其實懂得物理、化學或者是工程的好教授其實很多,如果有學生說要成為好的科學家,在光電方面,要學點東西,是可以跟很多人談,談材料、或者是很多基本的物理,主要是要靠自己。我常對年輕人說,你早一點掌握自己的生命,成為自己的主人,那你就會走得更遠。最糟糕的是每天到實驗室裡面,說老師上個禮拜叫我做什麼,我還沒有做完,就繼續不斷地做,然後交差了,老師說:「你做得不錯,你為什麼不做這個?」你又繼續不斷地做,做了四年三年,博士論文寫完之後,路上碰到你叔叔,叔叔說:「你得了博士論文以後呢?」「我不曉得,我還沒有想,我忙著替老師做實驗,我還沒有想到將來的問題。」那是最糟糕的事,在美國是常常看到這樣的學生。我是比較幸運的,我的老師每次都說他不曉得,所以我學了很多。(所以院長您覺得其實不管是在哪一個階段,不管是在博士班或是碩士班的階段,最重要的都是先問自己想要得到的是什麼,對不對?)是啊,自己要怎麼走,而且要自己不斷地學,不斷反省,自己走的路對了嗎?所以立法院常常說我們預算執行不力,可是我們做研究工作,常常說,好,我要做這個,結果做了兩三天或幾個星期之後,覺得這個想法不對,根本走不通的,原來的假設是不對的,但是你不做也不曉得,你原先的想法並不對,不對就要改嘛,現在要改的話,就要改變預算,或者是大儀器採購要改的話,要經過再審查,要拖很久,所以他們就說預算執行不力,明明是為國家省錢,還要責罰他們預算執行不力,這裡面是有很多很多的矛盾,其實對科學的研究真正瞭解的人畢竟不多。不過每個學生到了大學,大學應該是自我學習的地方,自己學不要靠老師,好的老師當然是很好的,不過老師可以當作是討論的對象,沒有一個人可以憑藉上好的課就變成一個偉大的科學家。

 

【 精彩內容,下期待續~】

 
 

Characteristic Investigation of 2D Photonic Crystals with Full Material Anisotropy under Out-of-Plane Propagation and Liquid-Crystal-Filled Photonic-Band-Gap-Fiber Applications Using Finite Element Methods

Professor Hung-chun Chang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 張宏鈞教授

To effectively investigate the fundamental characteristics of two-dimensional (2D) photonic crystals (PCs) with arbitrary 3D material anisotropy under the out-of-plane wave propagation, we establish a full-vectorial finite element method based eigenvalue algorithm to perform related analysis correctly. The band edge diagrams can be conveniently constructed from the band structures of varied propagation constants obtained from the algorithm, which is helpful for the analysis and design of photonic band gap (PBG) fibers. Several PCs are analyzed to demonstrate the correctness of this numerical model. And the validity of those for the most complex PC with arbitrary 3D anisotropy is supported by related liquid-crystal-filled PBG fiber mode analysis, which demonstrates the dependence of transmission properties on the PBGs, employing a full-vectorial finite element beam propagation method (FE-BPM). (Optics Express, vol. 16, no. 26, pp. 21355–21368, 22 December 2008.)

Fig. 1. (a) The unit cell of a 2D PC with triangle-arranged liquid-crystal-filled holes in the silica. (b) Schematic definition of rotation angles for the liquid-crystal (LC) molecule.


 

Fig. 2. (a) The cross-section of an LC-core PCF. The PCF is assumed to be made of chalcogenide glass with the cladding region formed by triangle-arranged LC-filled holes. (b) The schematic geometry of the core region for (a), which is also filled with LCs.

Fig. 3. (a) The effective index and (b) the confinement loss of the y-polarized fundamental mode for the LC-core PCF of a = 2.26 μm with six rings of LC-filled holes, as shown in Fig. 2, obtained using the FE-BPM. The solid lines denote the PBG boundaries derived from the calculated band edge diagrams. Different colors are used to distinguish the results for different orientations of the LC molecules.

 

 

 

 

 

Enhanced and partially polarized output of a light-emitting diode with its InGaN/GaN quantum well coupled with surface plasmons on a metal grating

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

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 楊志忠教授、臺灣大學光電所 江衍偉教授

The enhanced and partially polarized output of a green light-emitting diode (LED), in which its InGaN/GaN quantum well (QW) couples with surface plasmons (SPs) on a surface Ag grating structure is demonstrated. Compared with an LED sample of no (flat) Ag coating, the total output intensity of an LED of SP-QW coupling can be enhanced by ~59 (~200) % when the grating period and groove depth are 500 nm and 30 nm, respectively. Also, a bottom-emission polarization ratio of 1.7 can be obtained under the condition of 15 nm in groove depth.

Fig. 1 LED bottom-emission spectra of samples A,B,and C(500).The subscript b in a sample notation represents bottom emission.In the insert, the setup for angle-dependent LED output intensity measurement is schematically shown.

Fig. 2 Total LED output intensities as functions of injection current of samples A, B, and C series. In the insert, the polarization ratios of bottom emission in various samples as functions of injection current are demonstrated. The subscript s in a sample notation represents total intensity.

Fig. 3 Total LED output intensities as functions of injection current of samples A’, B’, and D(500). In the insert, the polarization ratios of bottom emission in samples B’ and D(500) as functions of injection current are demonstrated.

Fig. 4 Total LED output intensities as functions of injection current of samples E, F, and G(500), including its two polarization components of bottom emission. The spectra of the corresponding LED outputs of bottom emission at 40 mA are shown in the insert.


 

 
 

論文題目:二維各向異性光子晶體之特性研究與有限元素法建模分析
姓名:許森明  指導教授:張宏鈞教授


摘要

為了研究各向異性 (anisotropic) 材料對於建構完整的能帶結構所造成之影響,我們針對在光子晶體中的電磁波模態可以退耦 (decouple) 成橫向電場與橫向磁場模態之情況,先發展出一個以有限元素法為基礎所建立的廣義純量式特徵值演算法來分析二維各向異性光子晶體的能帶結構。

然後,在電磁波的傳播方向平行於週期性平面之條件下,一個以有限元素法為基礎的全向量式特徵值演算法更進一步被提出來針對具有三維各向異性材料的二維光子晶體進行能帶結構分析。

最後,在電磁波的傳播方向不再平行於週期性平面之條件下,我們亦展示了一個以有限元素法為基礎的全向量式特徵值演算法,此演算法可以為具有三維各向異性材料的二維光子晶體建構出能帶邊界圖。

(圖一與圖二分別為具有正方晶格與三角晶格之二維光子晶體示意圖,其中x-y平面為週期性平面,意即結構特性在此平面上具有週期性,而在z方向上為無窮延伸。)

Fig.1 Fig. 2
 
 
 

— 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 —

光線在介質傳播時是動量減少的

       光在透明的物質中傳播時,其動量到底是增加或減少呢?這是個爭議了一百多年問題,光在物質中的速度(c/n)比在真空中還慢,這是學過物理的人都知道的。在1908年德國數學家Hermann Minkowski認為在透明介質中,當光的速度減少,其動量應該增加;然而隔年,德國的物理學家Max Abraham卻宣稱動量會隨著速度的減少而減少。光在透明介質中傳播的動量:Minkowski的版本nE / c;Abraham的版本E / (nc)。從一般物理定義來看,當速度減少時,當然動量是減少的,因此Abraham似乎是對的。不過 Minkowski是從量子物理的觀點切入,認為當光的波長縮短(光在物質中,由於頻率不變,速度減少波長就隨之縮短),動量就隨之增加。許多的理論論證多指向Abraham是正確的,但是多數的實驗證據卻較支持Minkowski。

       不過在實驗上有一個很大的困難點,就是要如何認定光在透明介質中的動量。光在介質中複雜的動量傳遞會讓人無法直接觀察到光的動量,因而對實驗結果的解釋也會變得含糊不清,因此在實驗上要小心將光的動量與物質分開來,並避免混入一些不必要的效應,例如熱效應。因此觀察介質與空氣或真空的介面上的光動量變化成為比較可行的方法。根據Ashkin與 Dziedzic的論文,在介質(水)進入空氣的自由界面,若依Abraham(或Minkowski)的理論將會觀察到水面向外(或向內)的移動,而他們的實驗結果雖偏向Minkowski的理論,但是在他們的實驗中水面運動是會受到雷射光束強度梯度的影響。

       在2008年12月12日出版的Physical Reveiw Letters中,中國廣州中山大學的物理學家Weilong She的研究群發表了一個簡單的方法,可以直接量測到光從介質到真空中的動量變化。他們利用直徑0.5微米,長1.5釐米的矽光纖設計了一個實驗,由於矽光纖是固體但是卻很輕盈,研究人員讓光纖垂直垂吊著,並使用波長650奈米,270毫秒寬的脈衝雷射光從上方打入光纖中。當脈衝光從光纖的下方出來時,若動量增加(依Abraham的理論),則會造成光纖反彈 (就像你一開始靜止站在船上,然後往船外跳,你的動量增加,船就會被你往後推。);反之若動量減少(依Minkowski的理論),則會有一股拉力把光纖往下拉。結果他們觀察到當脈衝光出光纖時,光纖是往後彎曲的,如圖一,可見光在真空中的動量是比較大的,實驗結果符合Abraham的說法。

圖一、雷射脈衝由介質進入空氣,動量變大使得光纖彎曲的現象

研究人員更進一步利用較長的光纖以及980奈米的連續波半導體雷射做了另一個實驗,並用650奈米的雷射照亮光纖,也得到了同樣的結果,如圖二。他們看到光纖的尖端就像懸擺一樣向旁邊擺動大約30微米,其所對應的力與他們預測推算的值差不多(小於10-9牛頓)。他們也證明熱效應在此實驗中太小而不會影響到光纖的運動。

圖二、連續波半導體雷射也有使光纖彎曲的現象

英國University of Glasgow的Miles Padgett表示,其實還有很多原因會造成光纖彎曲。所以他認為這個工作對Abraham-Minkowski爭議雖然是個非常有建設性的貢獻,但似乎還無法讓其畫上句點。他表示,或許這個特殊的實驗裝置剛好比較接近Abraham,因為大部分的實驗都比較支持Minkowski。不過,英國 University of Essex的Rodney Loudon卻表示,先前的實驗都是研究複雜的物體與光子動量的間接關係,相反的,She研究群的這個實驗卻能夠量測到簡單的物理量,並直接驗證 Abraham動量,是值得肯定的。

資料來源:

“Observation of a Push Force on the End Face of a Nanometer Silica Filament Exerted by Outgoing Light”

http://link.aps.org/abstract/PRL/v101/e243601

Physical Review Focus: Light Bends Glass

http://focus.aps.org/story/v22/st20

影片連結:

http://focus.aps.org/files/focus/v22/st20/optical_fiber.avi

中文新聞:

http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2419

 
 
 
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