第七十期 2011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:2011.11.09
 
 
 本所林恭如教授获选国科会工程处20092010年度「技术及知识应用型产学合作计划成果发表会电资通讯领域海报展示杰出奖」,特此恭贺!

 本所吴忠帜教授荣获2011年度「杰出电机工程教授奖」,特此恭贺!

 本所吴志毅教授指导博士生王博升同学荣获2011年度「财团法人中技社科技奖学金」,特此恭贺!

 本所何志浩教授荣获「IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) Prof. Jiang Novel Materials Youth Prize」,特此恭贺!

 本所何志浩教授荣获「2011年度台湾电子材料与组件协会之杰出青年奖」,特此恭贺!

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

11/11 (Fri) 周铭俊博士
晶元光电总经理
LED照亮未来 博理馆
101演讲厅
15:30-17:30
11/18 (Fri) Prof. Lars Thylen
Photonics and Microwave Engineering, Royal Institute of Technology (KTH)
Integrated Photonics for Interconnects: Small Footprint, Low power, Low Cost, High Functionality and the Enabling Role of Materials 博理馆
101演讲厅
15:30-17:30
11/25 (Fri) 姚淑德教授
北京大学物理学院技术物理系
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: 2011年10月14日(星期五)下午1点20分
讲者: Prof. Azzedine Boudrioua (OSA/SPIE fellow, Université Paris 13 – Institut Galilée)
讲题: Optimal design of organic laser diode
  Prof. Azzedine Boudrioua于10月14日(星期五)莅临本所访问,并于明达馆205室发表演说,演讲题目为「Optimal design of organic laser diode」。Prof. Azzedine Boudrioua为第二次莅临光电所访问,本次演讲内容精彩,演讲时面面俱到,与本所师生互动佳,本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,获益良多。
 


时间: 2011年10月28日(星期五)下午3点30分
讲者: 魏德圣导演
讲题: 谈《赛德克.巴莱》电影
  魏德圣导演于10月28日(星期五)莅临本所访问,并于第一学生活动中心礼堂举办电影座谈会,座谈主题为「谈《赛德克.巴莱》电影」。魏德圣导演1969年生,1993年至2002年间参与多部电影和电视制作,包括日本导演林海象的《海鬼灯》、杨德昌导演执导的《麻将》、以及担任陈国富执导的《双瞳》策划兼副导演;同时也完成多部影片,其中1999年的《七月天》获得加拿大温哥华影展龙虎奖特别奖。2008年执导的《海角七号》成为台湾电影史上最卖座的台湾电影,除了获得金马奖年度台湾杰出电影、观众票选最佳影片、最佳男配角等多项大奖外,更在夏威夷、日本海洋等国际影展勇夺首奖。2011年完成的《赛德克.巴莱》为第68届威尼斯影展正式竞赛片。本次座谈会内容精彩,现场座无虚席,本校师生与魏导演互动极佳,学生参与热烈并踊跃提问,获益良多。
 

 

 

 

 
 

 

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2011  系列报导 ~

(时间:2011年10月8日至10月14日;地点:南京大学

【之一】

撰文:光电所博士班学生陈两仪代表团学生队长

在民国一百年,辛亥革命百年纪念的十月十号,到达当初国民政府设立的首都南京;在这样具有纪念意义的时间坐标和空间坐标的交会点上,两岸的学生和教授能够有这样互相交流的机会,意义非凡。

我非常高兴能够参加2011年台大光电所与南京大学物理学院的交流活动,以前就曾听闻这个活动,这次有幸能够成为代表团的一员,并且担任队长这个职务,负责与南京大学方面联络学生事务的相关事宜,个人感到非常荣幸与紧张。以下一开始是担任职务筹划时的经验与心得,最后是个人参加此次交流的心得,一并和大家分享。

当初在决定参加之时,已先向光电所办公室的筱文小姐请教有关这个活动过去的经验。台大光电所与南京大学物理学院之间的交流已经迈入第四年了,活动是由两校轮流到对方的学校参访,进行交流。去年是南京大学来台大参访,今年轮到台大参访南京大学。除了排定研讨会议程,让两边进行学术上的交流外,也会排定一些文化参访行程,让两边都能够有机会见识名胜古迹、陶冶性情。

由于今年以客人的身分去南京大学参访,所以我们在准备上相对轻松。行程规划是由南京大学的三位年轻老师,分别是孙亮、赵刚、熊翔老师,来替我们安排。其中熊翔老师去年还是以学生的身分来台大参加这样的交流活动,今年他毕业后留在南京大学任教,这次活动担任南京大学跟台大学生方面联络的窗口,我主要都是和熊翔老师联系。这次去之后才了解到,这里提到的三位老师比较像是讲师的身分,还不算是有收授学生的教授,在年龄上也比较年轻。

(左起)孙亮老师、赵刚老师、熊翔老师、何志浩教授、林清富所长、吴志毅副所长,摄于第一天抵达后的晚餐餐厅 。

在出发前一共开了三次的会议。第一次会议每个同学都会先简单地自我介绍,包括来自哪间实验室、从事的研究领域等。之后就决定参访团里的各个职务,然后订定机票去回的时间。在航空公司的决定上,有些同学对大陆航班的安全存有疑虑,但是因为国内航空公司的航班都没有符合我们去回时段的需求,所以最后还是选择大陆东方航空。在搭乘的体验上,起飞降落都还算平稳,但是在去程的时候,飞机延误了半个多小时;还有同学间讨论时,普遍觉得飞机上的服务人员态度不佳。所以在这边给往后要参加的同学建议,如果可以协调好行程,还是选择国内航空公司的班机为佳。

第二次的会议大致上就是缴交每个同学的CV、报告内容的summary,统一由我来传给南京大学的联络人熊翔老师。报告的投影片也在这天交给队上的副队长吴仲伦统一收集。交流活动中研讨会的部分虽然随行的老师们也会全程参与,但是研讨会的主持是由学生们来主导,所以这次的行前会议也推选了各个议程的主持人,一共三位,分别是吴仲伦、张俊霖和陈建宇同学,由他们和南京大学的三位同学共同主持。我们的同学非常认真,在行前就先将对岸的学生报告内容都预览了一遍,在研讨会时也都能带领更热烈的讨论。

第三次的会议,基本上就是行前说明会,除了把行程都确认一遍之外,我也列了一份物品清单,方便每个同学在收拾行李时做最后的确认。

我是第一次去大陆,他们说南京还不算是一线大城,但是走在街上感觉景色与台北差不多,就跟听闻的一样,大陆的硬设备比起台湾有过之而无不及。不过走在路上,车子不会礼让行人,喇叭声不绝于耳,感觉人民的修养还是台湾比较好,不过在交流中或是校园内遇到的学生,可能是教育程度的关系,都比较和善有礼貌。

这次参访,除了研讨会时能互相交流学术方面的心得,在文化参访的时候也见识到大陆黄山的壮丽景色以及徽商村落的历史遗迹。除了在一周内和对岸的学生能有交流和互动,更重要的是台大学生彼此之间也都变得更加熟稔。这次活动可谓满载而归,推荐给各位同学往后有机会一定要参加。

 

(左起)许书嘉、赵俊杰、魏祥钧、郑东佑、蔡君伟、张俊霖、吴仲伦、陈奕均、苏亮宇、陈建宇、陈两仪、程志贤、蔡东升。

 

【之二】

撰文:光电所博士班学生许书嘉

这次与南京大学交流活动地点就在南京大学,由林清富所长带领,随行有吴志毅老师、冯哲川老师与何志浩老师,以及13个来自光电所各个实验室的博士生参与;而南京大学方面,除了南大物理学院之外,还包括来自 大陆各地的博士生,包括有清华大学、南京理工大学、苏州大学、山西大学、山东大学等15余所高校和研究所,共约60名学生,另邀请专家UC Berkeley的张翔教授演讲。

左边照片是在费彝民楼讲堂的开幕式情形,右边照片是台大光电所与南大物理学院的师生合照。

10月9日第一天早上是开幕仪式,我们一行人在南京大学内的餐厅吃早餐,之后整装至费彝民楼的讲堂参加开幕式,由南京大学的王振林教授担当主持人。王教授是南大物理学院的副院长,他是在1996年于南大取得博士学位,是活动的主要负责人,王教授介绍此次交流活动,活动名为「2011年全国博士生凝聚态与光物理前沿论坛暨第四届海峡两岸博士生论坛」,王老师既热情又亲切,让我们一行人之后的交流与参访能够顺利完成,这是过去林所长与其它前任所长,还有其它光电所博士生亲切地招待南大参访团所得到的回应。

左边照片是南大王振林教授主持开幕式,右边是林清富所长介绍湾大学 。

接下来第一个讲者,由台大光电所所长林清富教授介绍湾大学以及光电所给南京大学的朋友,包括介绍台湾大学的历史以及过去辉煌的纪录,还有光电所的师资阵容,并且邀请南京大学师生们参与台大光电所二十周年所庆暨2012国际光电会议,最后阐述台湾在三大经济体交会处,包括美国、 大陆与日本,拥有的机会比世界其它国家多,还有目前湾光电产业在全球的地位以及未来的发展。结束后,林清富所长与南京大学的师长们互赠礼物。

林清富所长(左)与南大祝世宁院长

接下来是南京大学的祝世宁教授演讲,他是目前南大物理学院院长,他亦自南大物理系得到博士学位,开头便是欢迎海峡两岸的博士生朋友参与这次的论坛,然后介绍过去南京大学与湾大学交流的历史,包括去年南京大学由祝世宁与王振林教授带队来湾大学参与交流,给他们留下很深刻的印象;之后介绍此次主办单位是由中国教育部与研究生教育司、江苏省学位委员会、南京大学研究生院、南京大学物理学院、以及湾大学光电工程学研究所共同参与。之后是南京大学邀请的张翔教授、湾大学吴志毅教授,以及南大陈延峰教授演讲。

左边照片是张翔教授,右边照片是吴志毅教授的演讲。



林清富所长(左)对陈延峰教授提问

张翔教授演讲的题目是Scaling-down the photonics: cavity, waveguide and lasers,讲述利用metamaterials表现出负折射率的物理现象,并展示superlens和optical cloak的成果,以及将superlens应用在下一世代奈米尺度的微影技术,并探讨隐形衣的可能性。而吴志毅老师演讲题目是From surface science to device engineering in organic optoelectronics,研究有机发光二极管,探讨导电有机材料形成接面后的能带特性,利用XPS与UPS等技术研究接面特性。最后的陈延峰教授,是南大教授及材料科学与工程系系主任,他的研究亦是metamaterials,不同的是他将metamaterials应用于声波,在声波方面有很多重大的发现,并刊登数篇文章在国际最顶尖的期刊上,他展示声波类似光学的负折射特性,印象最深的是陈教授说这将来可应用在窃听方面,大家听了会心一笑。从开幕式的演讲可以看出这次交流的范围很广泛,南大与其它学校研究范畴主要在光学物理理论的探讨,其中很大部份是理论模拟,而台大光电所则是展示理论应用在实际组件上,比较接近实用的领域,南大物理学院重理论,而台大光电所重在工程实践。

 

【之三】

撰文:光电所博士班学生程志贤

2011全国博士生凝聚态与光物理前沿论坛暨第四届海峡两岸博士生论坛于10月9日至10日在南京大学如火如荼展开,10月9日早上是由三位教授精辟的演讲做为开端,让各地的博士生获益良多,而10月9日下午开始各地的博士生针对自己的研究给予介绍并分享给大家一起讨论切磋,一开始上半场的主题主要是延续早上来自U.C. Berkeley的张翔教授所做的主要研究:表面电浆(Surface Plasma)的相关研究,而下半场的研究主题则是衔接10月10日的主题:光子晶体(Photonic Crystals),而在当中各地的博士生针对他们不同的领域交换彼此的想法,其中参与的同学除了南京大学以外,也有苏州大学、南京理工大学、广州中山大学以及天津的南开大学…等等,最远还有来自北京清华大学的同学一起参与。

刚好我的研究主题也在第一天的下午跟大家彼此分享,但是我所报告的题目是偏向在硅奈米点镶嵌在富硅氧化硅薄膜的发光二极管,并不是Surface Plasma或者是光子晶体等此会议主流的相关研究,但也引起大家热烈的讨论,而我从中得取了彼此交换的意见,像是硅奈米点电注入发光理论的探讨及热对于组件的影响…等等,让我获益良多。一整场下来,我们发现到在大陆所报告的题目当中,偏理论模拟的部分钻研甚多,而实作的部分则相对较少着墨,或许是因为此次来报告的博士生大部分出身于物理相关的科系,偏重于理论及基础科学的部分,而不像我们台大过去报告的学生是电资学院的同学,所以相对比较偏重于实作应用的部分,彼此都有很大的交换想法的空间。

当中我记忆最深刻的是台大的吴仲伦同学及南京大学的胡青同学所做的报告,其中吴仲伦同学所报告的部分是利用奈米硅埋藏在氧化硅及氮化硅的多层结构,进而利用此结构做窄化及调整发光波长,此领域跟我所做的研究有其相关性,并且在开会当中有与他针对彼此的研究相互讨论,因为硅光子的领域对于下一世代光互连的集成电路之研究占有举足轻重的地位。而胡青同学则是分享光子晶体在波导结构上的理论研究,而且把准周期结构引入到同轴光子晶体波导中,进而讨论光子在此结构的理论分析,光子晶体是现在相当热门的研究主题,因为光子晶体对光的局限性很强,因此有低损耗性的特性,进而应用到光电领域上,像这次胡青同学所报告的就是其应用之一,不过很可惜的是大部分的成果都还是处于理论部分,如果加上实作的部分会更加完整。经由彼此互相推选这两个同学精彩的报告及中山大学刘景锋同学在三维光子晶体中自发辐射寿命分布的理论模拟皆获选成为此主题的最佳学生论文奖

U.C. Berkeley的张翔教授演讲



湾大学的吴仲伦同学报告



南京大学的胡青同学(右)报告

 

 
 
High speed transportation of 2DEG in GaN/Ga2O3 single nanowire MOSFET

 Professor Lung-Han Peng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 彭隆瀚教授

We reported the direct current (DC) and radio frequency (RF) transport properties measured on - GaN/Ga2O3 single nanowire (SNW)-MOSFET devices. The devices were laterally- and directionally- grown on (0001) sapphire substrates using a home-built reactor invoking the gold-catalyst vapor-liquid-solid growth mechanism. For a 60nm-dia. Ga2O3/GaN SNW-MOSFET of 0.1mm gate length and drain-source distance of 1mm, we measured a saturation current of 160mA, current on/off ratio of 105, swing of 85mV/dec, transconductance of 85mS, and cut-off frequency ft/fmax of 95/105 GHz, respectively. From these measurements we identify the observation of electric mitigation over the short-channel effects such as Vt roll-off and improvement of S factor owing to the nanowire device aspect ratio effect similar to their III-V planar counterpart FET devices. These improved transport properties were ascribed to the high-crystallinity and abrupt interfaces between sapphire/GaN and GaN/Ga2O3 as verified from the high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) analysis. From a 3D diffusion and drift model analysis, we reconstructed the transistor’s current-voltage (I-V) characteristics by incorporating a sheet of high mobility (m = 1000 cm2/V-sec) electron gas (2DEG) of 7´1012 cm-2 confined at the GaN/Ga2O3 interface. It proves the origin of 2DEG confined at the semi-polar GaN/Ga2O3 interface is caused by the discontinuity of the spontaneous polarization Psp effect to screen out the polarization-induced fixed charge therein. Its magnitude conforms to a law of cosine dependence (q = 62°) to the bulk GaN Psp value of
-0.029C/m2. These observations illustrate the virtues of using a simple architecture of Ga2O3/GaN NW-MOSFET structure to pursue the scaling-down issues of integrating the III-V nano-transistors on the silicon-based CMOS platform.
Ref: C.-W. Yu et al., Appl. Phys. Lett. 99, 152108 (2011)

 

 

 

Development of High-Performance Transparent and Flexible Thin-Film Transistors Based on Oxide Semiconductors for Displays, Flexible Electronics and Transparent Electronics

 Professor Chung-Chih Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 吴忠帜教授

We have been dedicated to development of oxide semiconductor thin film transistors (TFTs) in recent years due to their various merits, such as high mobility in amorphous phase, low processing temperature and transparency etc., promising for various novel applications. (1) We had developed high-performance transparent oxide TFTs (Fig. 1) based on amorphous In-Ga-Zn-O (a-IGZO) with a mobility m of up to 45 cm2/V×s, a sub-threshold swing SS of 0.4 V/decade, an on/off ratio of >107, and good stability (small DVth of <0.2 V after extended current stressing). Active-matrix OLED displays using such oxide TFTs had also been demonstrated in a collaboration work. (2) We had also developed high-performance and highly flexible a-IGZO TFTs on fully transparent polyimide-based nanocomposite substrates (Fig. 2) using conventional micro-fabrication processes that are compatible with existing production technologies. The flexible a-IGZO TFTs exhibited a decent m of up to 16 cm2/V×s, a SS of 0.4 V/decade and an on/off ratio of >108. The devices could be bent down to a radius of curvature of 3 mm and yet remained normally functional, with only small changes of TFT characteristics vs. applied strains (compared to a-Si). (3) In addition to device technologies, we had also developed the physical modeling of carrier transport and the subgap density of states in amorphous oxides for device simulation of oxide TFTs operated in both the depletion/enhancement modes, which shall be of general use for designs of oxide TFT devices and circuits (Fig. 3).

Fig. 1. (a) Photo of transparent oxide TFTs. (b) Output and transfer characteristics of transparent a-IGZO TFTs. (c) Prototype AMOLED using a-IGZO TFTs.

Fig. 2. (a) Photo of micro-fabricated flexible a-IGZO TFTs on transparent polyimides. (b) Output characteristics of flexible a-IGZO TFTs. (c) Flexible a-IGZO TFT characteristics vs. bending radius. (d) Flexible a-IGZO TFT mobility vs. strain.
Fig. 3. (a) Physical modeling a-IGZO TFTs. (b) Tight fits of measured TFT characteristics with simulation. (c) Extracted subgap density of states of amorphous oxide semiconductors.
 

     
 
 
论文题目:染料敏化太阳能电池组件结构及新型有机染料之研究

姓名:蔡志宏   指导教授:吴忠帜教授

 

摘要

染料敏化太阳能电池 (Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC) (图一) 具有组件结构简单、制作容易、材料成本低廉,且有极佳的光电转换效率与良好的组件稳定性等优点,目前已经成为太阳能电池研究课题中的重要方向之一。本研究首先探讨了氟掺杂氧化锡 (Fluorine-doped Tin Oxide, FTO) 透明导电基板与染料敏化太阳能电池组件效率的关系。接着,分析不同结构的奈米多孔性 (Nanoporous) 二氧化钛 (Titanium Dioxide) 薄膜工作电极对染料敏化太阳能电池组件效率的影响。最后,对新型有机染料分子(Organic Dye) (图二) 进行了完整且系统性的光物理特性分析,并探讨此新型有机染料分子在染料敏化太阳能电池组件光电特性上的表现。

 

 

图一:染料敏化太阳能电池组件结构

图二:有机染料分子结构设计

 

 

论文题目:以光致电化学蚀刻技术制作氮化物发光组件

姓名:林政宏   指导教授:杨志忠教授


摘要

在本研究中,我们利用光致电化学蚀刻(Photoelectrochemical etching)技术制作一系列的氮化物材料之光子晶体薄膜(Photonic crystal membrane)结构,包含完美光子晶体(Perfect photonic crystal)及三种典型的光子晶体缺陷(defect)结构(H1, L3, H2),如图一。光子晶体之形成为在氮化镓磊晶层中制作不等边三角形排列之圆形孔洞,薄膜结构则是利用能隙选择性(Bandgap-selective)之光致电化学蚀刻技术完成。我们在室温下利用共焦微光激发(Confocal m-PL)量测方式研究这些光子晶体结构之共振辐射模态特征。其中,光子晶体缺陷结构H2之光激发激光的波长为369.6nm,激发临界值仅0.82 mJ/cm2,共振腔之品质因子(Q-factor)为1743,偏振程度为92.4%。图二为该四种结构之激光光谱分布。

 

 

图一:(a)氮化镓光子晶体薄膜结构 (b)H1, (c)L3, (d)H2缺陷结构

 

图二:氮化镓光子晶体薄膜之光激发激光光谱

 

 
 
 

— 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、陈圣灏 —

光流体:可调式微透镜(Optofluidics: Tunable microlenses)

具有可调焦距功能的光流体微透镜,可以利用于光蚀刻、光学成像以及在芯片上作细胞分选与检测等应用。目前利用外加电场或电湿式达成之可调焦距技术,通常会造成光学像差、液体蒸发、反应速度较慢以及可调范围狭窄等问题。

藉由多层堆栈之软蚀刻(soft lithography)技术(一种广泛用于制作高度集成(highly integrated)大尺度之微流体芯片之技术),北京大学的Yanyi Huang与其同事已经发展出一种具备可挠、可调性质并具有强度之化合物微透镜(Lab Chip, 2835–2841; 2011)。

研究人员利用三层由有机多分子聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)所组成水平层制作出一具有许多微通道(micro-channel)之芯片,每一层皆含有一圆形腔槽连接其中的一条通道,由此通道进行液体注入的工作。在中间层的部分,多个方形腔槽被连接到直径为700 μm的圆形腔槽以整合作为气动阀门。阀门被用来决定腔槽中液体的体积进而用以调整微透镜之焦距,研究人员指出微透镜之折射率也可利用不同的注入液体以作调整。

图一:流体透镜及其工作原理示意图

由化合物所制造出之微透镜具有许多吸引人之特性,包含了自对准功能(self-alignment)、较大之变焦比( ~7x)、可调范围大之广视角(15–80°)、较大之聚焦范围(从次毫米到公分)、较大之数值孔径(可达到0.44)、小体积(直径约为几百个微米)以及变焦反应时间约在100毫秒范围。

根据这个研究,其制造方法不仅克服了几十年来在光流体微透镜的研究者所遭遇的许多挑战,且开启了制作其它种类之可调式微光学组件的可能性。

 

新闻来源: http://www.nature.com/nphoton/journal/v5/n10/full/nphoton.2011.238.html
相关论文: ” Discretely tunable optofluidic compound microlenses,” Peng Fei, Zi He, Chunhong Zheng, Tao Chen, Yongfan Men and Yanyi Huang, Lab Chip, 2011, 11, 2835-2841.
   
   
 
 
 
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