光电所所讯

第五十九期 2010年11月刊

发行人：林清富所长　　编辑委员：陈奕君教授　　主编：林筱文　　发行日期：2010.11.05

本所11月份演讲公告：

日期

讲者简介

讲题

地点

时间

光电论坛

11/12 (Fri)

陈坤基教授
南京大学

待订

博理馆

101演讲厅

15:30~17:30

10月份「光电论坛」演讲花絮（花絮整理：姚力琪）
时间：	2010年10月8日（星期五）中午12点20分
讲者：	蔡力行博士（台积电新事业总经理）
讲题：	前进绿能，机会无限
	蔡力行博士于10月8日（星期五）莅临本所访问，并于博理馆101演讲厅发表演说，讲题为「前进绿能，机会无限」，本次演讲介绍光电领域现况及未来发展，吸引本所教师及学生热烈参与演讲活动，获益良多。
	本场演讲者蔡力行博士

时间：	2010年10月15日（星期五）下午3点30分
讲者：	郑清文先生（著名作家、台湾大学商学系毕业）
讲题：	写作经验
	郑清文先生于10月15日（星期五）莅临本所访问，并于博理馆101演讲厅发表演说，讲题为「写作经验」。郑清文先生曾荣获美国的「桐山环太平洋书卷奖」小说奖、世界华文文学终身成就奖、第九届国家文艺奖，擅长以轻描淡写的笔触来呈现故事波涛汹涌的情节，并透过小人物内心的生活来浮现时代的变迁与社会的转变。本次演讲本所教师及学生皆热烈参与演讲活动，获益良多。
	本场演讲者郑清文先生

时间：	2010年10月22日（星期五）下午3点30分
讲者：	连胜彦先生（澹庐书会名誉理事长）
讲题：	书法与人生
	连胜彦先生于10月22日（星期五）莅临本所访问，并于博理馆101演讲厅发表演说，讲题为「书法与人生」。杰阁连胜彦，为近代台籍名家澹庐曹秋圃先生嫡传弟子，精研八法，各体俱工。从事书法艺术历四十余年，徧摹历代碑帖及古今名家墨迹，以传统书法奠基，再涵濡创新，自成风格。历任台北县清传高商校长、国民大会代表、澹庐书会及中国书法学会理事长、全省美展及全国美展评审委员等职，推动书教及书艺活动，不遗余力。其书艺成就会膺选台北县「文化艺术人才」、获颁中华民国资深青商总会「全球中华文化书法艺术薪传奖」、中国文艺协会书法类「文艺奖章」等大奖，又于2008年4月受邀于国立国父纪念馆中山国家画廊举办「七十回顾展」，深受国内外书坛之重视与肯定。
	本场演讲者连胜彦先生

时间：	2010年10月29日（星期五）下午3点30分
讲者：	吴新一教授（Professor of Biomedical Engineering, Department of Industrial Engineering, Texas A&M University）
讲题：	Photo-acoustic Imaging
	吴新一教授于10月29日（星期五）莅临本所访问，并于电机二馆105演讲厅发表演说，讲题为「Photo-acoustic Imaging」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动，吴教授演讲内容精彩，演讲时面面俱到，与本所师生互动佳。
	本场演讲者吴新一教授

～与南京大学（Nanjing University）博士生交流活动 2010 系列报导～

【2010 两岸光电科技博士生论坛】

(The 3^rd Cross-Strait Ph.D. Student Forum on Photonic Science and Technology, 2010)

（时间：2010年10月25日至10月26日；地点：台湾大学）

【之一】

花絮整理：光电所博士班学生叶伯淳

南京大学与台湾大学博士生交流活动已经是第三届举行。此次交流活动为台大光电所主办，由南京大学物理学院祝世宁院长与王振林副院长领队来台湾参访，随团有陈向飞教授与赵刚、孙亮两位老师。近年两岸学术交流逐渐受到重视，今年参访团成员扩增为十五位博士生，分别来自南京大学、南京师范大学、南京理工大学与苏州大学。

本次交流活动于10月24日展开，持续进行至10月30日，其中25、26日两天于台湾大学博理馆201会议室举行正式的交流研讨会。研讨会开幕式由南京大学五位老师、十五位同学，与台大电机信息学院孙启光副院长、光电所林清富所长、吴志毅副所长及十位本所博士生代表共同参与，本所也有数位教师前来共襄盛举。开幕式后，由祝世宁院长与林清富所长分别介绍南京大学与台湾大学；祝世宁院长的介绍中提到吴健雄与李国鼎皆为南大校友，原来南京大学与台湾的学术、科技及经济的发展一直有着深远的渊源呢。

由于与会学校及人数较前两年增加，使得这次的研讨会内容更加丰富，议程分成八个主题：非线性光学组件、固态照明与显示技术、物理光学与显微影像、积体光学组件(I)－波导、积体光学组件(II)－光栅、激光光学与光学组件、奈米光子学以及光电材料。每位学生代表有二十五分钟的演讲时间，演讲内容包括本身所属实验室简介与个人研究成果报告。本次研讨会以中文进行报告，因此双方的交流可以更加直接、更加深入。多位讲者的报告内容引起与会者之间的热烈讨论，在会议休息时间也常见到双方学生持续讨论交流，可见双方对于彼此研究内容的肯定与兴趣。

第二天早上邀请双方教授演讲，大陆方面由南京大学物理学院王振林副院长介绍其研究团队于使用奈米小球制作光子晶体的研究，丰富且深刻的成果、侃侃而谈的风度，在在展示出学者风范；台湾方面由本所吴志毅副所长代表，其有机发光二极管的研究兼顾扎实理论与工程应用。两位教授的演讲皆给予两岸学生良好楷模，并进一步激起研究热诚。

与会人员于博理馆前合影留念

10月27日至29日三天安排了参访活动，两岸的老师与学生先后参观了台大光电所的实验室，并拜访了位于新竹科学园区的台积电与中和的圆展科技；也借着难得的机会，参观故宫博物院、中正纪念堂、台北101等处。在学术交流之外，也在文化、生活与产业等领域上与大陆师生有许多交流，彼此皆接收到新的文化刺激。

在一周的交流活动中，精采的学术交流让我们充分感受到大陆学生在研究工作上的投入与杰出成就，每位出席此次交流活动的学生代表都有相当高水平的研究成果，很高兴可以和如此优秀的朋友互相学习激荡，也让我们期许自己要更加努力；而一周的朝夕相处之中，虽然观察到两岸各种用语、习惯、经验的不同之处，但是相同的友善、热情，让彼此体认到海峡两岸的距离并不遥远。

参观台积电

【之二】

花絮整理：光电所博士班学生林泳详

第三届「2010两岸光电科技博士生论坛」（The 3^rd Cross-Strait Ph.D. Student Forum on Photonic Science and Technology, 2010）在台湾大学光电所林清富所长与南京大学物理学院祝世宁院长的带领下圆满揭幕。在为期两天的研讨会中，于台湾大学博理馆201会议室内，由台湾大学光电所吴志毅副所长、南京大学物理学院王振林副院长以及来自台湾大学、南京大学、南京师范大学、南京理工大学与苏州大学等二十五位博士生在会议中分享了自己过去的研究成果，以及学习其它讲者的科学研究。在会议中所有与会人员皆聚精会神地聆听演讲者的报告内容，并且踊跃地就相关议题进行发问与讨论，每位与会人员在会后皆表示自己在两天的会议中获益甚深。其中，来自台湾大学的王博升同学、叶文岚同学，与来自南京大学的熊翔同学、吕新杰同学，均藉由优秀的论文内容与精彩的演讲实力，各自获得此次会议中的「最佳论文奖」。台湾和南京的与会人员于研讨会后互赠纪念品，以示双方友谊长存。

双方学生于闭幕式交换礼物后合影

除了在会议上的学术交流之外，来自台湾与南京的学生也利用茶叙之余彼此互相认识。两岸的同学们不仅在科学研究上进行讨论，大家也就国际时事、教育发展、生涯规划与两岸文化等话题交换心得。因此这次的活动不但帮助同学们在学术研究方面上的成长，更进一步地增进同学们的视野与培养同学们的国际观。

在两天会议结束后，台湾大学光电所的师生们善尽地主之谊，替来自对岸的朋友们安排为期三天的参访行程，也热情招待对方享用地道台湾美食，对岸朋友们为此留下深刻印象，并且大赞台湾果真是美丽宝岛。

台大校园巡礼

我们替南京的朋友们安排了台大校园巡礼，以及光电所相关实验室参访行程。首先参观了物理系物理文物馆，其中包含原子核物理实验室与普物自制实验展示区，使得南京的朋友们对台湾早期的科学研究有初步认识。接着安排参访光电所相关实验室，包括光电制程实验室以及光电所老师们的实验室。感谢林恭如教授与吴志毅教授实验室协助此次的参访活动。

此外，我们也替南京的朋友们安排了故宫博物院、中正纪念堂与台北101的参访行程。南京的朋友们非常开心能到故宫博物院中观赏馆中所典藏世界一流之中华瑰宝，也于参访过程中再次对中华文化之美赞叹不已。在中正纪念堂的参访中，南京朋友们表示正厅和两厅院建筑的高耸威严与壮观气势在他们的心中留下深刻印象。台北101为台湾地标，也是南京朋友们不愿错过的必赏景点，登上观景台眺望台北夜景，灯火通明的首都展现出时尚之美，使得南京的朋友们流连忘返。

这一次的交流活动加深了台湾大学与南京大学、南京师范大学、南京理工大学以及苏州大学师生间的友情，我们期待明年能于南京再相见。

Virtual Optics: Reconstruction of Light by Means of Optical Phase Conjugation

Professor Snow H. Tseng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所曾雪峰教授

We simulate the optical phase conjugation (OPC) phenomenon of light multiply scattered through a macroscopic scattering medium. The pseudospectral time-domain (PSTD) technique is employed to enable a virtual optics experiment for analysis. Specifically, we analyze the OPC reconstruction phenomenon from various categories of scattered light and determine the contribution. We found that an unbiased ensemble of scattered light is required to reconstruct the original incident light.

Fig. 1. Depicting the Poynting vector field of light multiply scattering through a scattering medium. As light scatters through the scattering medium, the Poynting vector field in each region bears different characteristics: (a) randomly oriented, (b) in general pointing away from the scattering medium and anti-parallel to the incident light, (c) uniformly pointing away from the scattering medium, and (d) also pointing away from the scattering medium, but not as uniform as in (c).

Fig. 2. OPC refocused light from selected local regions shown in Fig. 1(a-d). A cross-correlation of each OPC reconstructed light and the original incident light profile is calculated. (a) diffuse light within the scattering medium, correlation coefficient cc = 2.6´10^-4, (b) enhanced backscattered light, cc= 4.2´10^-5, (c) specularly reflected light, cc = 4.3´10^-6, (d) diffuse light outside the scattering medium, cc=3.2´10^-5. As shown in 2(c), the reconstruction falls short without an unbiased collection of scattered light.

Plasmon Field Enhancement in Silver Core-Protruded Silicon Shell Nanocylinder Illuminated with Light at 633 nm

Professor Ding-Wei Huang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所黄鼎伟教授

We have shown, to the best of our knowledge, the first simulation result of the strong plasmonic field coupling and enhancement at the Ag/Si interface of a silver core/protruded silicon shell nanocylinder by using the finite element method. The strong plasmon field with a slow effective phase velocity accumulated at Ag/Si interface which results from the large effective index of surface plasmon due to the nearly identical real parts with opposite signs of the permittivities of silver and silicon at 633 nm is analyzed. When the silicon shell has shallow protrusions of proper periodicity to meet the phase matching condition between the incident light and the surface plasmon wave at the Ag/Si interface, a higher scattered electric field and a higher sensitivity to the refractive index change of the surrounding medium can be achieved. The highest scattering electric field can be determined by the optimized average thickness of the protruded silicon nanoshell and silver core radius. Our novel concepts may provide a guideline for designing silver core/protruded silicon shell nanocylinder for biosensing applications.

Fig. 1 Schematic diagrams of (a) silver core-silicon shell nanocylinder, (b) silver core-protruded silicon nanoshell nanocylinder, and (c) solid silver nanocylinder.

Fig. 2 Scattered electric field as a function of the surrounding medium for three cases with the inner radius 100 nm at 633 nm.

Fig. 3 Scattered electric field distributions for Case 2 at 633 nm with different incident angles.

论文题目：使用溶液制程开发有机无机三明治结构太阳能电池

姓名：黄敬舜指导教授：林清富教授

摘要

此论文是以发展有机无机三明治结构高分子太阳能电池为主轴，此结构拥有高效率、稳定性与低成本的优势，可改善高分子太阳能电池中有机层与电极介面、有机材料与无机材料介面载子传输的质量。在本论文中提出三种方式来改善高分子/氧化锌奈米柱混成太阳能电池介面问题：额外的富勒烯衍生物聚集层增加了相分离与光吸收；加入二氧化钛奈米粒子来形成双异质接面结构，提供更有效的激子分离效率与载子传输；最后，利用氧化钒奈米粉末的导入来抑制漏电流并同时增加光吸收。此外，我们也分别以氧化镍、氧化钒、氧化钨以及氧化铜等四种金属氧化物来修饰电池阳极。我们研究发现加入任一氧化层，能量转换效率均可改善至~3.7%。相对于这些个别的氧化物，我们更进一步研究氧化钒-氧化钨混合型氧化层对阳极的修饰效果，并分别使用P3HT:PCBM 与PV2000两种系统作为吸光层。两种吸光系统均会因三明治结构的导入使得漏电流被抑制，光吸收与量子效率也因混合型氧化层获得改善；因此能量转换效率在P3HT:PCBM系统中可提升至4.16% (如图一)，在PV2000系统可提升至5.13% (如图二Device C)。此外，我们所开发的溶液制程方法对于量产各种大面积、低成本印刷式电子与光电产品是十分具有潜力的应用，亦是极大的优点。


图一	图二

论文题目：具奈米结构之氧化锌光电组件特性分析

姓名：陈正彬指导教授：黄建璋教授

摘要

我们提出利用结合宽能隙材料氧化锌(ZnO)以及硅基(Si)，制作出具有宽广且平坦吸收频谱的光电组件，接着再利用最佳化的奈米小球铺排技术，使光电组件的光响应和接收角都有大幅的提升。同时，我们还利用铺排奈米小球的技术以及蚀刻制程，制作出在材料接面上具备奈米结构的n-GZO/a-Si(i)/p⁺-Si 异质结构光侦测器，由于奈米结构可以有效的降低表面反射率以及表面型态较接近圆柱状(Nanocoe)，所以此组件具有较高的光响应以及广接收角(Wide acceptance angle)的特性。除此之外，我们还发现在奈米结构的组件中其载子传输时间(Transit time)较短，而较短的载子传输时间可以降低载子在组件内被复合的机率，进而有机会造成较高的光响应。最后，具备奈米结构的光电组件拥有较高的光响应、宽广的接收角以及较快的载子传输时间，其在太阳能电池的应用上具有相当大的潜力。


图一:氧化锌/硅侦测器在有无奈米小球铺排下的变角度光电流量测(λ = 500nm)。	图二:载子传输时间(上升时间)与波长的关系，组件C以及D(奈米结构的组件)有较短的载子传输时间。

— 数据提供：影像显示科技知识平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理：林晃岩教授、康誉龄 —

IBM的研究小组开发出可高速测定单原子特性的方法

美国IBM宣布，其研究小组开发出了利用扫描型穿隧显微镜（Scanning Tunneling Microscope, STM），观测单原子以极高速度改变磁矩方向的方法，该方法可用来探索单原子能将信息记忆多长时间等问题，如图一。有关研究成果的相关论文已刊登在2010年9月的科学(Science)学术杂志上。

IBM此次开发的技术类似用高性能摄影机拍摄飞鸟煽动翅膀或植物开花现象的方法，采用这种技术，能够以原来约10万倍的速度测定原子的动作。其所采用的方法是激发-探测(pump-probe)的方法，如图二：以一超快脉冲激发；并后续以一较弱的超快脉冲探测，得知被激发的单原子所改变的磁矩，逐渐微量加长激发与探测的超快脉冲间距，可得知被激发的单原子之磁矩改变演化情形。单原子的磁矩变化是由铁原子成长于铜的晶格中所构成，如图三，这样的表面结构可以让单原子被准确地定位到原子等级。

扫描型穿隧显微镜是IBM的两位科学家Gerd Binnig 与Heinrich Rohrer在1981年开发的，他们并于1986年获颁诺贝尔物理奖，此后就被用于原子级特性的探索。IBM表示此次的研究成果除了可掌握太阳能电池中的奈米级别的现象之外，还可应用于量子计算及Storage Class Memory等研究。在Storage Class Memory技术中，由于半导体制造技术水准不断接近原子级的情况下，透过观测单原子的电特性及磁特性，可以进行单原子是否能高度可靠性地记忆信息等的探索。

图一、原子的运动状态

图二、IBM此次开发的激发-探测(pump-probe)方法

图三、IBM此次开发的样品由铁原子成长于铜的晶格中所构成

中文新闻来源：	http://big5.nikkeibp.com.cn/news/semi/53373-20100929.html
英文新闻来源：	http://www-03.ibm.com/press/us/en/presskit/32543.wss http://www.cdr-info.com/Sections/News/Details.aspx?NewsId=28449
论文来源：	“Measurement of Fast Electron Spin Relaxation Times with Atomic Resolution”, Science v.329, pp.1628 - 1630 (2010), Sebastian Loth, Markus Etzkorn, Christopher P. Lutz, D. M. Eigler, Andreas J. Heinrich