本所5月份演讲公告：

～ 诺贝尔化学奖得主．李远哲院士（前中央研究院院长）专访 ～ 【三之三】

★    ★    台湾目前大学及研究所毕业生大幅度增加，李院士认为在此趋势下，国内毕业同学的竞争力为何？在全球化趋势下，在就业上或研究上如何与全世界的科技人才一较长短？ 

问：接下来要请教一个问题，也是跟学生比较有关的。像目前中国培养的学生非常非常地多，他们博士班的毕业生已经快超越美国了，其实不论是在就业或者是研究上来讲，台湾已经面临全球化的竞争，甚至直接来自于对岸；我们应该如何去增加自己的竞争力，不论是在就业或者是研究方面？

答：我常常跟学生说，我们虽然住在台湾，但是呢，我们都生活在世界的舞台上，因为全球化是在科学或者是艺术方面走得更快。如果你做得比别人好，不管你是在台湾哪个地方做的，大家都看得很清楚，到底谁做得比较好。你如果在光电方面，能够把光很有效率地转化为电、很便宜，别人做不到，他们就知道是你了不起。或者是你在photo emitting diode的研究，研究出怎么样做lifetime才会长，效率更高，这些都是马上就会看出来的，这方面当然竞争会相当激烈，像美国或者是大陆。但是你如果一开始做就说我要做世界最好的，我一定要做成世界最好，因为别人没想到一些问题，你能够好好地去克服这些问题，那么该会做得很好，竞争应该是好事。另一方面你可以这么想，我这么讲的话，有人会说这样不是太阿Q吗？你努力做，做了之后觉得别人做得更好，你也会觉得高兴，因为世界上有这么多聪明的人，解决这么多难的问题，比你做得好，不是值得高兴吗？

我在高三的时候，我妈妈一直要带我到城隍庙拜拜，我说绝不去，那时我妈妈就担心说我会考不上大学，我说考上考不上是靠我的实力，不是靠上天的保佑。我就问我妈妈说：「嘿！妈妈，你对我不满意吗？」我妈妈是一个老师，学校的老师，她说：「远哲你还不错，你这个人很聪明，最要紧的是很负责、很有责任感。」她对我还是满意的，所以我就说：「妈妈，我如果没有考上大学的话，那表示台湾有更多更好的年轻人比你的孩子还要好，而且你对孩子满意的嘛，你从全台湾的立场看的话，应该鼓掌，不是吗？」我妈妈听了以后，觉得有道理，可是她还是觉得我是不可思议的，是个奇怪的人。

所以这个竞争，如果狭义地说你存或者是我亡，这些竞争可能就不是很好的事；但是科学的研究常常有讯息的交换，大家努力做出比别人做得更好的事，所以倒不怕说跟人竞争，要自己努力，重要的是要自己努力。我有时候打网球，我太太说：「远哲你年纪大啊，打输了没关系啊，不要拼老命。」我就常常告诉我太太说：「是啊！打输了没有关系，但是呢，老命还是要拼，老命不拼的话打球就没趣了！」所以这些有时候自己要想开一点；你如果自己不努力、懒惰，又怕别人做得比你好，那就没有excuse；如果你努力，做得比别人好，应该值得高兴。

★  ★    台湾与美国研究资源差异极大，李院士同时在台美研究环境待过，可否为我们比较其差异？再者，要如何利用有限的研究资源从事更具创意的研究呢？

问：院长您在美国有待过一段时间从事研究，然后回到台湾以后也是。因为我们所上有许多老师，其实是在美国念完书后，马上回来任教，所以他们很有兴趣的一个问题是，院长您对于美国跟台湾两边资源上的差异，是不是有比较深入的了解，包括经费等等？ 

答：是，在美国有更充裕的经费。但是很多人在美国留下来，他们是经过比较激烈的竞争的，美国的学术水平比较高，在一个大学里面得到tenure的机会，也比较不那么容易，所以要经过一段磨练。而且美国的很多大学是比我们先进很多，对于科学的教育，或者是整个学校的制度，或者是一些设备，比我们先进很多，所以很多人毕业之后有机会在美国较好的大学留下来，工作一段时间之后，回来会有更大的帮助。美国民主社会的发展比我们早，我刚才讲过人生而平等的观念比我们先进很多，所以在美国的社会上做事，很多学校的教师做一些判断，或者是做peer review，经过一个相当的磨练之后，会相当不错的。我回来了以后，中央研究院确实是聘请了很多资深的人，这些人知道学术机构怎么样来用人、怎么样培养学生。往往拿到Ph.D.就马上回来的人，他到美国之后，忙着做研究，常常一群中国人就住在一起，说老美怎么样、老美怎么样，结果对美国的社会没有真正的了解，美国好的大学的用人与培养人才也没有了解，他就这样子回来了，回来之后当教授、当系主任、当院长，那么我常常见到他们都觉得奇怪，到美国留学这么久，但是好像并不了解美国好的大学的优点，值得令人学习的地方，后来看到他们真的是毕业之后，论文交了就回来了。如果要多学的话要多留一点时间，是好事。

（所以在文化上，其实在美国那边的资源，是比较不会因为你的资历深浅来作分配吗？应该是看你的能力？）是，这点是比我们偏见少多了，我们常常是因为谁跟谁的关系、谁审查、论资排辈等等，是不好的。我八O年被选为中央研究院院士之后，台大这里就希望我回来多帮忙，我是很愿意帮忙，我想回到台湾大学化学系来帮忙，但是我看到的化学系，都是我以前的老师辈的人，我们的习惯，回来这里总是要很有礼貌的，那么要进行改革的工作，是不容易的。那时候台湾科学的规模要膨胀，所以我就建议在中央研究院成立原子与分子科学研究所，希望把物理化学的人能够吸引回来，而且设在台湾大学里面。很多人说应该在中央研究院不应该在这里，是经过很大的努力才把原分所设在这里。而且我刚才讲的，就是因为系里面有很多很老的以前我的教授，我是不懂事的小孩子，回到系里，怎么能够做很多改革的工作？所以我就在这里（原分所）开始。

（所以这种文化是一个包袱吧？）文化是一个包袱，但是也在变，也在改变，现在我们的思想比以前多元化很多了。你知道吗？以前在六O年代，如果一个台大的女生，跟一个外面的男生在一起，像是技职体系的男生，就会被人家看不起啊，好像是非常单元的价值观，一个人的价值就是联考考几分、看排行榜考第几名等；慢慢地，二十年之后，现在学生交一个异性朋友，是因为他喜欢也好玩，所以就交朋友，现在我们年轻人，他的学历在哪里根本已经不是那么重要的了，交一个朋友在一起快乐地拓展自己的家庭生活，变成比较重要的，这是台湾的社会在变啊！所以我们民主化的步伐走得还蛮快的。现在我们一旦选举的时候，大家都愿意被欺骗，就是描绘很漂亮的蓝图，大家就说：「好，我相信你！」但是你一旦做不好的话，大家还是会请你下台，跟以前不一样。二十年前，你跟出租车司机谈到社会的事，跟现在不一样，社会是进步了。

（院长，在资源很有限的情况下，您会觉得老师他应该要怎么去做更有创意的研究？比如说，合作是比较重要的呢？还是其它？）如果资源有限，你做一个project，钱不够，最不好的就是，你就再申请另一个project，这个project跟前一个project没有多大关系，结果第二个project钱也不够，就申请第三个project，结果就很多project，没有能够深入。但是如果有一个教授经费有限，想用这个经费好好做研究，他就要知道这个经费怎么使用才会带到最好的效果，他就会想得很深，以后也容易得到经费了。我们常常看到很多人，他自己在做自己的研究，SARS过境的时候，请他们来参与，他们就说：「对不起，我现在在做的五个project，是不能放弃的。」他要另给他钱，他要多请几个助理来做，然后他就是百分之五的时间在做这方面，而不是真的投入地做，这是不太理想的；他会说：「我这五个project，是国科会给的啊，国科会给的钱，我如果没有做、没有发表文章的话，明年它就不给钱了。」但是如果这笔钱是比较大笔的钱，比如我在美国的研究经费大部份是能源部给我的，每年都给我100万美金左右，我如果其中百分之十做出跟他们希望的有关的，也做出傲人的成绩，它每年都继续给经费，百分之九十我有很大的弹性可以做很多有趣的事。经费拮据，当然很多设备不够、做不好；但是经费太多、太分散，结果也是不好的，很多人是因为申请了五个计划，五个计划都要发表几篇文章，还要citation怎样怎样的，结果不能深入。（所以真正重要的并不是说我要去找很多很多的资源，而是在有限的资源里面去想，我要怎么样最有效深入地运用它？）是，不然的话会变成一个负担。

★  ★    接下来，我们想问一个跟时事有关的热门话题。在瑞士和法国的边境，有一个全球瞩目的强子对撞的实验，我们想请李院士跟我们聊一聊他对此实验的了解与看法……

问：想请教院长一件时事，就是在瑞士和法国的边境，有一个全球瞩目的实验，是强子对撞的实验，希望您对这个实验做一个介绍，因为不见得所有光电所的学生研究领域跟这个有关，请大概讲解一下，然后还有对这个实验的看法，或者是希望？

答：这个实验，这个对撞机，产生一个很高能量的particle之后对撞，它对撞出来的温度是比太阳中心的温度要高到好几千倍还是几亿倍的温度，那么它就可能产生一些以前没见过的particle，它们现在对整个宇宙的了解，从它的诞生与发展中物质世界的作用力与对称性会更进一步。现在他们常常讲是一个Higgs particle，如果科学家目前对物质世界的了解理论是对的话，能量够的话就可以产生Higgs particle，如果能量够但也看不到这个particle，那么我们对客观世界的了解就必须要进一步修正。这个对撞的实验，是很有趣的。但是这个实验花的经费着实不少，八个billion dollars，很多人也会想到，大概是17、18年前，美国也在做对撞机，这个对撞机要花五个billion，但是开始做的时候，国会就把它停掉了，觉得这花太多钱！虽然这个实验大家觉得很有趣，但是很多人也问了，如果人类的科研经费好好去分配的话，这个实验现在值得做吗？这是有争议的。但是如果你把这个经费跟伊拉克战争花的钱作比较的话，就觉得应该做这个研究，为什么要打伊拉克战争呢？所以很多钱的使用，从不同领域看的话，也许是值得的。但是从有限的科研经费，很多人也许会说，这么多的经费如果好好地做不同的研究而能培养更多年轻的科学家，对人类的将来应该是有更大的进步。科学研究本来就是很有趣的。丁肇中教授，几年前我们坐在一起谈，他说：「很奇怪，每次做加速器都说我们为了找某个particle做加速器。」结果呢，政府给钱做加速器，找到的particle与原先预测的不一样，是新的东西，然后就有人得诺贝尔奖了，像他一样；后来就有人建议要做更大的加速器，要找另外新的particle，但是做加速器了之后，没有找到他们要的particle，他们找到新的particle，有了新的突破也就给了诺贝尔奖，一个个在加速器上的诺贝尔奖得主都是这样产生的。因为我们对大自然不是那么了解，所以如果以后实验做出来之后，Higgs particle没找到，他们会了解到目前这个标准模型（Standard model）可能是不对的，还需要修正，所以一步一步地对客观物质的了解便不断提升，是很有意义的事。许多科学的研究是非常有意义的，但是你如果问我到底台湾是不是应该花很多的钱参加，我会说如果不是那么多的钱也许是值得参加，我们如果每年花了我们科研预算的很大的部份，就可能是不适合的。

★  ★    最后，我们想请李院士谈谈中研院与台大的关系。我们知道，中研院在李院士担任院长期间有多项政策（诸如招收国际生、授与学位及其它研究方向等）与台大发展多有竞合问题，在国内研究资源有限情况下，李院士认为双方该继续良性竞争，抑或加强合作发展？

问：那么再问一个稍微敏感一点的问题，就是跟中研院有关的。中研院最近有一些新的政策，比如像授予学位跟招收学生；其实它跟台大算是一种竞合的关系，请问院长是如何看待这样的竞争或者是合作关系？然后双方怎么样可以进一步合作？

答：你看到我在当院长之前，就把原分所设在这里，后来我当了院长之后，把天文物理研究所及数学所盖在这里，是因为我相信中央研究院是要跟大学合作的，所以做了一些这样的工作。但是呢，我们从社会的资源看，现在哪一些地方，集中了很多杰出的人才，做一些创新的工作，尤其在生命科学、天文、与基因有关的研究？中央研究院在这方面是遥遥领先。在原子与分子科学方面，原分所做了很多工作，是世界上相当不错的。所以我如果从另外一个观点看的话，我们社会需要很多顶尖的人才，那么中央研究院为什么不帮忙培养一些顶尖的人才呢？从这个观点看，我认为中央研究院确实是可以收一些学生授予学位，但是学生的数目可能不要那么多。所以你说竞合的关系，竞争在哪里？竞争是争取好的学生，大学跟中央研究院在竞争。但对同学而言，他们应该有选择才对啊！

我在这里设原子与分子科学研究所，但是跟台大的合作一直不是理想的，因为每个教授都希望有好的学生留在他们那里，所以像得总统奖的刘国平刘院士，他到台大当兼任教授，当了五年之后他就不干了，就回来了。这里面有一些不理想的理由，我不在此多说，这不理想的地方，清华大学也是一样，清华大学的大学生大半也会被留下来，跟他们的教授们做研究生，很多台湾大学的教授也是一样，尽量把学生留着跟他们做。但是你也许不知道，原分所刚开始时，台大物理化学的教授大半都在原分所，原分所也给他们经费，很多物理化学的学生也都在这里。今年我到Berkeley化学系，看到从台湾到Berkeley的研究生中，一半以上是在原分所做研究。所以我认为中央研究院对于人才的培养是应该挑负起一些责任，那么是不是应该单独授学位？如果台湾大学或者是其它大学的制度是非常有弹性，那问题不大；但现在是，有一个新的领域开始了，有一个学程，那我们这个学程是常常要跟清华的三个系、台大的另外两个系，五个系一起合作，每个系它要不同的requirement，不同的要求，结果搞得非常复杂。在这情况下我是觉得中央研究院应该可以单独授学位，或者是跟大学合在一起授学位，但是有些program中央研究院也不应该起动。你如果看大陆、日本或美国，他们都有很多研究机构是授学位的，但是大学没有很大的反弹，是因为毕竟这些研究机构收的学生不会太多。中央研究院也不该收太多，很多学生会到工学院，中央研究院根本没有工学院，不会到中央研究院来，生命科学有很多人会到中央研究院做，尤其是跟基因有关的，所以我相信应该是开放一点比较好，因为大家都怕会流失一些人才。

（所以院长您觉得未来中央研究院和台大可以合作的方向就是包括像这一类的议题？）我想台湾这么小的地方，而且全世界各地也都在进行国际合作，没有理由说台大和中央研究院不合作。我请回来的一些院士，像陈长谦院士、翁启惠院长等等，都在台大兼课啊！现在大家不高兴的就是说，因为大学反对，中央研究院不能授学位；但是我也知道如果这些学生有些到中央研究院基因体中心做研究，或者是到原分所做研究工作，会比较好；有可能是少数，数目不会很多。（所以至少在这两个领域，其实您觉得可以考虑？）不止是这两个领域，有些中央研究院特别好的他们如要来，就让他们来，但是这不是一般性的，毕竟中研院不是一般大学。

★  ★    对于台大要成为世界百大，李院士又有什么样的建议与勉励呢？

问：您也知道现在台湾大学积极地想要进入世界百大，针对台大应该努力的方向，您觉得您有没有什么样的建议？或是说您对它有什么样的期许？

答：一个大学要变成一个国际一流的大学是要经过阶段性的发展，以目前台湾大学的情况，教学研究与设备，或者是博士生的数目，或师资的水平看，我们还距离相当远。那个百大的这个百，其实没有多大意义，人家说你是在一百名以内，没有多大的意义，但是要真正让一个大学成为一个世界有名、举足轻重的大学，台湾大学是有一段距离要走的。所以我倒是觉得我们先把台湾大学变成一个很好的大学，再变成一流的大学。一个很好的大学应该怎么样，应该要到世界各地看看，看很多很好的大学，像哈佛大学、麻省理工学院、Berkeley，他们都有一套对学生教育的做法。比如说，一个学生进来之后学普通化学，学校要求你学，是真的要求你学，有些课第一堂上完之后，第二堂课就有五分钟的quiz，看学生是否真的学会了；做实验也是啊，没做对不让他走；大班上学、小班讨论，所以没有那么多教授involve在上课上，因为上课时100个人上或500个人上没有什么两样，超过了40～50个人就没有机会讨论了，所以柏克莱加州大学的化学系500个人上课，然后25个人一组，每礼拜五就安排讨论。很多教学方面，或者是研究设备，或者是一些学术的传承、学术的气氛，台湾大学是要累积一个长的时间才能建立的。我在1955年进台大的时候，那时候环境并不好，但是很多年轻人他满怀着理想、追求真理。所以学校里面，在台大校园走动时，会碰到很多气质不错的学生，没有嘻皮笑脸的；现在进到台大，好像气氛有点不一样了，我们追求什么？追求真理吗？我们在大学里面做的工作会影响我们的下一代？或者是对人类的进步能做出贡献吗？一个世界有名的大学一定是为人类的进步要做出贡献的大学，不然的话不会是世界一流。所以我刚才谈到的，像梅贻琦先生讲的，大学需要大师，不是大楼，我们这么多年来，确实所谓大师级的教授，并不是那么多，虽然教授变得愈来愈能干，研究也在提升，但是还有一段路要走，大家要坐下来静静地好好地讨论说应该怎么走。五年五百亿的钱下来之后，很多大学都很努力在往这个方面走，像成大啦、中兴大学都有这个委员会来帮忙推动，台大在这方面的努力我就不太晓得了。

Organic-Inorganic Composite Thin-Film Solar Cells

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

Solar cells attract great attention recently owing to the growing need for renewable energy. In particular, polymer solar cells offer the potential of large-scale power generation based on materials that provide flexibility, light weight, low-cost production and low-temperature fabrication. The most common and efficient material system so far for polymer devices is the one consisting of poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and (6,6)-phenyl C₆₁ butyric acid methyl ester (PCBM). However, the conventional bulk-heterojunction (BHJ) architecture has limitations in device stability. Exposure of the conventional solar cells to air leads to oxidation of the Al electrode and degradation of the indium tin oxide (ITO)/poly(3,4-ethylene dioxythio- phene): poly(styrene sulfonate) (PEDOT: PSS) interface because of the acidic nature of PEDOT:PSS.

To overcome the above difficulties, inverted configuration with semiconductor oxides is investigated in our Lab. The inverted structure has the advantage of improved stability by replacing both the low work function metal cathode and PEDOT:PSS. In addition, the environ- mentally friendly and low-cost ZnO is particularly well suited for this application as they can be deposited at low temperature. ZnO also provides hole blocking function. Furthermore, we develop low-temperature solution processes of transitional metal oxides deposited on top of the active layer to serve as the electron blocking layer. With the active layer sandwiched between the ZnO and the transitional metal oxide layers, the devices have the electrons and holes forced to transport separately toward opposite electrodes for efficient carrier collection, so greatly improving the power conversion efficiency (PCE) of solar cells.

Using P3HT/PCBM in the active layer, the inverted structure of polymer solar cells gives the PCE of 4.16 % (Fig. 1). The lifetime test shows that the PCE still retains 90% of the maximum value after 1000 hours of operation (Fig. 2). As the device is fabricated on the flexible polyester (PET) substrate, the PCE can also be 3.66%, the highest among the solar cells on flexible substrates. If the PV2000 is used for the active layer, the PCE is even as large as 5.13 % (Fig. 3), which is the highest among the solar cells with inverted structures.

Narrow-Band Metal-Oxide-Semiconductor UV Photodetector

Professor Chee-Wee Liu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 刘致为教授

Si-based photodetector for narrow-band ultraviolet light (319nm) detection is demonstrated using a metal-oxide-semiconductor tunneling structure. By using appropriate selection of gate metal, the metal-oxide-semiconductor tunneling diode can detect the UV light. Due to the spectral dependence of absorption and reflection of the Ag as gate electrode, the narrow-band detection of ultra violet can be achieved. The photodetectors with 130nm thick Ag gate exhibit peak responsivities of 5.1mA/W at 319nm.

The schematic structure of the MOS tunneling photodetector is shown in Fig. 1 (a). When the photons selected by the metal gate with energy larger than the bandgap of Si (1.12eV) illuminate on the gate electrode, the photo-generated electron-hole pairs in the depletion region can be separated by the built-in electric field in the depletion region (Fig.1 (b)). The photo-generated holes in the diffusion length away from the depletion edge can also reach the depletion region by diffusion. For the Ag thickness of 70nm, 100nm, and 130nm, the peaks of the spectral responses are located at 319nm with value of 17.3mA/W, 9.6mA/W, and 5.1mA/W, respectively (Fig. 1 (c)). The thickness of Ag can modulate the spectral response of photodetector. For thick Ag, the full width at half magnitude (FWHM) decreases but the responsivity also drops (the inset of Fig. 1 (c)).

In summary, the wavelength selection of metal-oxide-semiconductor detector is demonstrated by gate electrode. The gate electrode is not only used for reading out the electronic signal but also used as a filter to select the narrow band photons to enter the Si for further absorption. Due to the spectral dependence of absorption and reflection of the Ag as gate electrode, the UVB detector is demonstrated by Ag.

本论文探讨光波在奈米金属单狭缝 (slit) 与周期性狭缝的光学特性，并且利用表面电浆子共振 (surface plasmon resonance) 与夹缝电浆子共振 (gap plasmon resonance) 制作出高灵敏度、免标定、高通量、芯片型态与可重复使用的新颖生物传感器，其单元检测面积为100μm×100μm。在奈米金属狭缝光学特性的研究中，利用电子束微影术及反应式离子蚀刻术在100 nm-200 nm金膜上制作周期400 nm-900 nm、狭缝宽度20 nm-200 nm的奈米金属结构。实验结果显示，存在于狭缝中的夹缝电浆子共振在穿透光谱上呈现一半高宽较大的波峰，波峰位置受狭缝宽度及厚度影响；存在于狭缝外的表面电浆子共振对于光的穿透扮演着负面的角色，并在光谱上呈现一波谷。此外伴随着波谷出现的波峰满足Rayleigh异常现象的预测。在生物检测的应用上，表面电浆子共振在水溶液环境中的折射率灵敏度达740 nm/RIU，同时对生物分子具有极佳的表面灵敏度。在比较表面电浆子与夹缝电浆子灵敏度的实验中，由二氧化硅薄膜与醣体的检测显示夹缝电浆子有较佳的检测能力，倘若光谱仪的分辨率是0.1 nm，夹缝电浆子可以测得0.05 nm厚的二氧化硅薄膜厚度变化与分子量为4的生物分子。此外，夹缝电浆子的灵敏度与狭缝宽度有关，当狭缝由100 nm缩减至30 nm时，夹缝电浆子的灵敏度增加10倍，同时也高出表面电浆子的灵敏度约一个数量级。在检测直径为13 nm的奈米金球实验中，夹缝电浆子在低奈米金球密度下的颗粒侦测灵敏度大约是表面电浆子的3倍。倘若光谱仪的分辨率达0.1 nm或者灯源的强度稳定度达0.2%，夹缝电浆子的侦测灵敏度可达每平方微米一个粒子，此侦测能力与应用在DNA数组检测的荧光标定法的灵敏度每平方微米约0.5个荧光分子相当接近。推测夹缝电浆子具有较佳灵敏度的可能原因是狭缝内的生物分子或奈米金球与夹缝电浆子具有较大的重迭积分。

[3DSA 2009] Wed-P2-06：“Towards Real time Interaction with an Auto-stereoscopic Display – gCubik –”

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/flat/45145-20090309.html