光電所所訊

第四十四期 2009年7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：2009.07.08

2009第一屆微結構攝影競賽開跑囉！

光電所第一屆微結構攝影競賽開跑囉！透過本次競賽，希望大家能盡情發揮想像力，從不同的取景角度去觀察、感受微結構之美，並透過成像技術為光電科技留下令人驚豔的影像記錄！報名投稿日期自98年6月1日起至7月15日止，歡迎有興趣參與之師長同學立即參閱活動網址：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

臺灣大學光電所林恭如教授

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.

論文題目：表面電漿子及抗反射結構的電磁研究

姓名：陳銘鋒指導教授：張宏鈞教授

摘要

本研究使用有限差分時域法（Finite difference time domain method, FDTD method）分析多種具有表面電漿模傳播（Surface plasmon propagation mode, S.P.P. mode）的結構並提出理論詮釋及可能的應用。我們完成的三維有限差分時域法程式碼包含週期性邊界及單軸完美匹配層（Uniaxial perfectly matched layer, UPML），並成功將程式平行化，且使用輔助微分方程法來模擬色散材料。

一般而言，包含金屬和介電的複合材料可激發表面電漿態，而可見光及近紅外光為通常考慮的頻段。而同樣的複合材料在微波頻段可形成為傳統波導。我們研究表面電漿態從可見光到微波頻段的過渡過程，從理論發現對稱及非對稱表面電漿態有其對應的傳統波導模態。而表面電漿態也可從這些波導模態中分離出來。

過去實驗上發現三維柴堆結構金屬光子晶體的能隙（Band gap）有一異常傳播模，此傳播模的物理成因困擾學界許多年。我們提出物理模型搭配有限差分時域法，證明此一傳播模源自一等效的Fabry-Perot共振腔。我們成功解釋並預測它在頻譜上的特徵。

我們分析光與二維週期性次波長孔洞（Subwavelength hole）金屬膜的交互作用。應用有限差分時域法，我們探討週期共振模並討論其達到共振的物理成因。我們發現在週期性孔洞內的漸逝波具有最低模態的導波模。我們亦發現入射光的極化方向決定表面電漿模的傳播方向。

表面電漿態被視為在次波長結構中提高透射效能的明日之星。最後，對於傳統提高透射效能的抗反射膜（Antireflection film），我們提出了一個新的設計原則。不同於過去抗反射膜著重設計一個緩慢變化的折射率，我們提出，對於高入射角，光在抗反射膜中的傳播路徑對於抗反射的效能影響更劇。我們理論分析並藉由數值計算驗證此一觀點的正確性。


Fig. 1: 三維柴堆結構之穿透頻譜	Fig. 2: 二維週期性孔洞的極化表面電漿共振模

— 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 —

【Display Taiwan 2009】友達光電展示可掃描指紋和名片的手機用液晶面板

最近剛結束的2009年6月10日～12日所舉行的Display Taiwan 2009（第11屆平面顯示器展會）中，友達光電（AU Optronics, AUO）展出了配備指紋掃描器功能的2.8吋液晶面板。只要將手指放在面板上，即可在數秒內完成讀取。在AUO的展區內，連接面板的顯示器上顯示著讀取到的指紋圖像(如圖一)，另外現場還展示圖像掃描功能(如圖二)。其實這個技術已經於2008年11月在日本橫濱的FPD International 2008展出過。在此款2.8吋QVGA面板上的TFT層整合了光感測器和檢測電路，平均每個畫素配備4個感測器。面板的畫素數為320×240，感測器的數目為640×480，其掃描感測解析度可達288 dpi，詳細規格請見圖三。

該公司還展出了另一款利用同樣技術配備紫外線（UV光）強度測定功能的QVGA 2.8吋液晶面板。利用0～11的數字來顯示UV光強度，專為時常留意戶外UV值的女性用戶開發（見圖四）。與指紋掃描器功能相同，面板上整合有光感測器和檢測電路，但其感測器只對UV光產生反應。

圖一、指紋讀取功能展示

圖二、面板同時具有掃描器功能，正在展示掃描名片

圖三、技術規格與應用示意圖

圖四、展示中的UV測定面板，小圖：UV指數為1.22

中文新聞來源：

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