光电所所讯

第四十四期 2009年7月刊

发行人：黄升龙所长　　编辑委员：蔡睿哲教授　　主编：林筱文　　发行日期：2009.07.08

2009第一届微结构摄影竞赛开跑啰！

光电所第一届微结构摄影竞赛开跑啰！透过本次竞赛，希望大家能尽情发挥想象力，从不同的取景角度去观察、感受微结构之美，并透过成像技术为光电科技留下令人惊艳的影像记录！报名投稿日期自2009年6月1日起至7月15日止，欢迎有兴趣参与之师长同学立即参阅活动网址：http://gipo.ntu.edu.tw/submit/photograph。

Aspect Ratio Dependent Ultra-low Reflection and Luminescence of Dry-Etched Si Nano-Pillars on Si Substrate

Professor Gong-Ru Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所林恭如教授

The Si nano-pillars with high aspect-ratio were fabricated by dry-etching the thin-SiO₂ covered Si substrate with rapidly self-assembled Ni nano-dot patterned mask (see Fig. 1). Aspect-ratio dependent ultra-low reflection and anomalous luminescence of Si nano-pillar are analyzed for applications in all-Si-based lighting and energy transferring systems. The Si nano-pillars induce an ultra-low reflectance and refractive index of 0.88% and 1.12, respectively, at 435 nm due to the air/Si mixed structure and highly roughened surface. The reflectance can be <10% with corresponding refractive index of <1.80 between 190 and 670 nm (see Fig. 2). Lengthening the Si nano-pillars from 150±15 to 230±20 nm further results in a decreasing reflectance, corresponding to a reduction in refractive index by Dn/n = 18% in visible and near-infrared wavelength region. After dry etching Si wafer into Si nano-pillars, the weak blue-green luminescence with double consecutive peaks at 418-451 nm is attributed to the oxygen defect (O^2-) induced radiation, which reveals less relevance with the ultra-low-reflective Si nano-pillar surface.

Fig.1 SEM surface morphology of Ni nano-dots after different annealing time at 850 ^oC (a) 30 s and (b) 120 s, and SEM surface morphology of Si nano-pillars


(a)	(b)	(c)
Fig. 2 (a) and (b) Surface reflectance of Si nano-pillars/Si with high of 150±15 nm and 230±20 nm, respectively, and Si wafer (insert) measured by using TM and TE polarized beams at incident angle of 35 degree and (c) the refractive indices of Si nano-pillars/Si.

论文题目：表面电浆子及抗反射结构的电磁研究

姓名：陈铭锋指导教授：张宏钧教授

摘要

本研究使用有限差分时域法（Finite difference time domain method, FDTD method）分析多种具有表面电浆模传播（Surface plasmon propagation mode, S.P.P. mode）的结构并提出理论诠释及可能的应用。我们完成的三维有限差分时域法程序代码包含周期性边界及单轴完美匹配层（Uniaxial perfectly matched layer, UPML），并成功将程序平行化，且使用辅助微分方程法来模拟色散材料。

一般而言，包含金属和介电的复合材料可激发表面电浆态，而可见光及近红外光为通常考虑的频段。而同样的复合材料在微波频段可形成为传统波导。我们研究表面电浆态从可见光到微波频段的过渡过程，从理论发现对称及非对称表面电浆态有其对应的传统波导模态。而表面电浆态也可从这些波导模态中分离出来。

过去实验上发现三维柴堆结构金属光子晶体的能隙（Band gap）有一异常传播模，此传播模的物理成因困扰学界许多年。我们提出物理模型搭配有限差分时域法，证明此一传播模源自一等效的Fabry-Perot共振腔。我们成功解释并预测它在频谱上的特征。

我们分析光与二维周期性次波长孔洞（Subwavelength hole）金属膜的交互作用。应用有限差分时域法，我们探讨周期共振模并讨论其达到共振的物理成因。我们发现在周期性孔洞内的渐逝波具有最低模态的导波模。我们亦发现入射光的极化方向决定表面电浆模的传播方向。

表面电浆态被视为在次波长结构中提高透射效能的明日之星。最后，对于传统提高透射效能的抗反射膜（Antireflection film），我们提出了一个新的设计原则。不同于过去抗反射膜着重设计一个缓慢变化的折射率，我们提出，对于高入射角，光在抗反射膜中的传播路径对于抗反射的效能影响更剧。我们理论分析并藉由数值计算验证此一观点的正确性。


Fig. 1: 三维柴堆结构之穿透频谱	Fig. 2: 二维周期性孔洞的极化表面电浆共振模

— 数据提供：影像显示光电科技特色人才培育中心．影像显示科技知识平台 —

— 整理：林晃岩教授、陈冠宇 —

【Display Taiwan 2009】友达光电展示可扫描指纹和名片的手机用液晶面板

最近刚结束的2009年6月10日～12日所举行的Display Taiwan 2009（第11届平面显示器展会）中，友达光电（AU Optronics, AUO）展出了配备指纹扫描仪功能的2.8吋液晶面板。只要将手指放在面板上，即可在数秒内完成读取。在AUO的展区内，连接面板的显示器上显示着读取到的指纹图像(如图一)，另外现场还展示图像扫描功能(如图二)。其实这个技术已经于2008年11月在日本横滨的FPD International 2008展出过。在此款2.8吋QVGA面板上的TFT层整合了光传感器和检测电路，平均每个画素配备4个传感器。面板的画素数为320×240，传感器的数目为640×480，其扫描感测分辨率可达288 dpi，详细规格请见图三。

该公司还展出了另一款利用同样技术配备紫外线（UV光）强度测定功能的QVGA 2.8吋液晶面板。利用0～11的数字来显示UV光强度，专为时常留意户外UV值的女性用户开发（见图四）。与指纹扫描仪功能相同，面板上整合有光传感器和检测电路，但其传感器只对UV光产生反应。

图一、指纹读取功能展示

图二、面板同时具有扫描仪功能，正在展示扫描名片

图三、技术规格与应用示意图

图四、展示中的UV测定面板，小图：UV指数为1.22

中文新闻来源：

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/flat/31100-200811050114.html