第七十期 2011年11月刊
 
 
 
發行人:林清富所長  編輯委員:陳奕君教授  主編:林筱文  發行日期:2011.11.09
 
 

 本所林恭如教授獲選國科會工程處9899年度「技術及知識應用型產學合作計畫成果發表會電資通訊領域海報展示傑出獎」,特此恭賀!

 本所吳忠幟教授榮獲100年度「傑出電機工程教授獎」,特此恭賀!

  本所吳志毅教授指導博士生王博昇同學榮獲100年度「財團法人中技社科技獎學金」,特此恭賀!

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

 本所何志浩教授榮獲「100年度台灣電子材料與元件協會之傑出青年獎」,特此恭賀!

本所11月份演講公告:

日期

講者簡介 講題 地點 時間

光電論壇

11/11 (Fri) 周銘俊博士
晶元光電總經理
LED照亮未來 博理館
101演講廳
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 博理館
101演講廳
15:30-17:30
11/25 (Fri) 姚淑德教授
北京大學物理學院技術物理系
待訂 博理館
101演講廳
15:30-17:30


 

 
 
10月份「光電論壇」演講花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 100年10月14日(星期五)下午1點20分
講者: Prof. Azzedine Boudrioua (OSA/SPIE fellow, Université Paris 13 – Institut Galilée)
講題: Optimal design of organic laser diode
  Prof. Azzedine Boudrioua於10月14日(星期五)蒞臨本所訪問,並於明達館205室發表演說,演講題目為「Optimal design of organic laser diode」。Prof. Azzedine Boudrioua為第二次蒞臨光電所訪問,本次演講內容精彩,演講時面面俱到,與本所師生互動佳,本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,獲益良多。
 


時間: 100年10月28日(星期五)下午3點30分
講者: 魏德聖導演
講題: 談《賽德克‧巴萊》電影
  魏德聖導演於10月28日(星期五)蒞臨本所訪問,並於第一學生活動中心禮堂舉辦電影座談會,座談主題為「談《賽德克‧巴萊》電影」。魏德聖導演1969年生,1993年至2002年間參與多部電影和電視製作,包括日本導演林海象的《海鬼燈》、楊德昌導演執導的《麻將》、以及擔任陳國富執導的《雙瞳》策劃兼副導演;同時也完成多部影片,其中1999年的《七月天》獲得加拿大溫哥華影展龍虎獎特別獎。2008年執導的《海角七號》成為臺灣電影史上最賣座的臺灣電影,除了獲得金馬獎年度臺灣傑出電影、觀眾票選最佳影片、最佳男配角等多項大獎外,更在夏威夷、日本海洋等國際影展勇奪首獎。2011年完成的《賽德克.巴萊》為第68屆威尼斯影展正式競賽片。本次座談會內容精彩,現場座無虛席,本校師生與魏導演互動極佳,學生參與熱烈並踴躍提問,獲益良多。
 

 

 

 

 
 

 

~ 與南京大學(Nanjing University)博士生交流活動 2011  系列報導 ~

(時間:100年10月8日至10月14日;地點:南京大學

【之一】

撰文:光電所博士班學生陳兩儀代表團學生隊長

在民國一百年,辛亥革命百年紀念的十月十號,到達當初國民政府設立的首都南京;在這樣具有紀念意義的時間座標和空間座標的交會點上,兩岸的學生和教授能夠有這樣互相交流的機會,意義非凡。

我非常高興能夠參加2011年台大光電所與南京大學物理學院的交流活動,以前就曾聽聞這個活動,這次有幸能夠成為代表團的一員,並且擔任隊長這個職務,負責與南京大學方面聯絡學生事務的相關事宜,個人感到非常榮幸與緊張。以下一開始是擔任職務籌劃時的經驗與心得,最後是個人參加此次交流的心得,一併和大家分享。

當初在決定參加之時,已先向光電所辦公室的筱文小姐請教有關這個活動過去的經驗。台大光電所與南京大學物理學院之間的交流已經邁入第四年了,活動是由兩校輪流到對方的學校參訪,進行交流。去年是南京大學來台大參訪,今年輪到台大參訪南京大學。除了排定研討會議程,讓兩邊進行學術上的交流外,也會排定一些文化參訪行程,讓兩邊都能夠有機會見識名勝古蹟、陶冶性情。

由於今年以客人的身分去南京大學參訪,所以我們在準備上相對輕鬆。行程規劃是由南京大學的三位年輕老師,分別是孫亮、趙剛、熊翔老師,來替我們安排。其中熊翔老師去年還是以學生的身分來台大參加這樣的交流活動,今年他畢業後留在南京大學任教,這次活動擔任南京大學跟台大學生方面聯絡的窗口,我主要都是和熊翔老師聯繫。這次去之後才了解到,這裡提到的三位老師比較像是講師的身分,還不算是有收授學生的教授,在年齡上也比較年輕。

(左起)孫亮老師、趙剛老師、熊翔老師、何志浩教授、林清富所長、吳志毅副所長,攝於第一天抵達後的晚餐餐廳 。

在出發前一共開了三次的會議。第一次會議每個同學都會先簡單地自我介紹,包括來自哪間實驗室、從事的研究領域等。之後就決定參訪團裡的各個職務,然後訂定機票去回的時間。在航空公司的決定上,有些同學對大陸航班的安全存有疑慮,但是因為國內航空公司的航班都沒有符合我們去回時段的需求,所以最後還是選擇大陸東方航空。在搭乘的體驗上,起飛降落都還算平穩,但是在去程的時候,飛機延誤了半個多小時;還有同學間討論時,普遍覺得飛機上的服務人員態度不佳。所以在這邊給往後要參加的同學建議,如果可以協調好行程,還是選擇國內航空公司的班機為佳。

第二次的會議大致上就是繳交每個同學的CV、報告內容的summary,統一由我來傳給南京大學的聯絡人熊翔老師。報告的投影片也在這天交給隊上的副隊長吳仲倫統一收集。交流活動中研討會的部分雖然隨行的老師們也會全程參與,但是研討會的主持是由學生們來主導,所以這次的行前會議也推選了各個議程的主持人,一共三位,分別是吳仲倫、張俊霖和陳建宇同學,由他們和南京大學的三位同學共同主持。我們的同學非常認真,在行前就先將對岸的學生報告內容都預覽了一遍,在研討會時也都能帶領更熱烈的討論。

第三次的會議,基本上就是行前說明會,除了把行程都確認一遍之外,我也列了一份物品清單,方便每個同學在收拾行李時做最後的確認。

我是第一次去大陸,他們說南京還不算是一線大城,但是走在街上感覺景色與台北差不多,就跟聽聞的一樣,大陸的硬體設備比起臺灣有過之而無不及。不過走在路上,車子不會禮讓行人,喇叭聲不絕於耳,感覺人民的修養還是臺灣比較好,不過在交流中或是校園內遇到的學生,可能是教育程度的關係,都比較和善有禮貌。

這次參訪,除了研討會時能互相交流學術方面的心得,在文化參訪的時候也見識到大陸黃山的壯麗景色以及徽商村落的歷史遺跡。除了在一周內和對岸的學生能有交流和互動,更重要的是台大學生彼此之間也都變得更加熟稔。這次活動可謂滿載而歸,推薦給各位同學往後有機會一定要參加。

 

(左起)許書嘉、趙俊傑、魏祥鈞、鄭東祐、蔡君偉、張俊霖、吳仲倫、陳奕均、蘇亮宇、陳建宇、陳兩儀、程志賢、蔡東昇。

 

【之二】

撰文:光電所博士班學生許書嘉

這次與南京大學交流活動地點就在南京大學,由林清富所長帶領,隨行有吳志毅老師、馮哲川老師與何志浩老師,以及13個來自光電所各個實驗室的博士生參與;而南京大學方面,除了南大物理學院之外,還包括來自中國各地的博士生,包括有清華大學、南京理工大學、蘇州大學、山西大學、山東大學等15餘所高校和研究所,共約60名學生,另邀請專家UC Berkeley的張翔教授演講。

左邊照片是在費彝民樓講堂的開幕式情形,右邊照片是台大光電所與南大物理學院的師生合照。

10月9日第一天早上是開幕儀式,我們一行人在南京大學內的餐廳吃早餐,之後整裝至費彝民樓的講堂參加開幕式,由南京大學的王振林教授擔當主持人。王教授是南大物理學院的副院長,他是在1996年於南大取得博士學位,是活動的主要負責人,王教授介紹此次交流活動,活動名為「2011年全國博士生凝聚態與光物理前沿論壇暨第四屆海峽兩岸博士生論壇」,王老師既熱情又親切,讓我們一行人之後的交流與參訪能夠順利完成,這是過去林所長與其他前任所長,還有其他光電所博士生親切地招待南大參訪團所得到的回應。

左邊照片是南大王振林教授主持開幕式,右邊是林清富所長介紹灣大學 。

接下來第一個講者,由台大光電所所長林清富教授介紹灣大學以及光電所給南京大學的朋友,包括介紹臺灣大學的歷史以及過去輝煌的紀錄,還有光電所的師資陣容,並且邀請南京大學師生們參與台大光電所二十週年所慶暨2012國際光電會議,最後闡述臺灣在三大經濟體交會處,包括美國、中國與日本,擁有的機會比世界其他國家多,還有目前灣光電產業在全球的地位以及未來的發展。結束後,林清富所長與南京大學的師長們互贈禮物。

林清富所長(左)與南大祝世寧院長

接下來是南京大學的祝世寧教授演講,他是目前南大物理學院院長,他亦自南大物理系得到博士學位,開頭便是歡迎海峽兩岸的博士生朋友參與這次的論壇,然後介紹過去南京大學與灣大學交流的歷史,包括去年南京大學由祝世寧與王振林教授帶隊來灣大學參與交流,給他們留下很深刻的印象;之後介紹此次主辦單位是由中國教育部與研究生教育司、江蘇省學位委員會、南京大學研究生院、南京大學物理學院、以及灣大學光電工程學研究所共同參與。之後是南京大學邀請的張翔教授、灣大學吳志毅教授,以及南大陳延峰教授演講。

左邊照片是張翔教授,右邊照片是吳志毅教授的演講。



林清富所長(左)對陳延峰教授提問

張翔教授演講的題目是Scaling-down the photonics: cavity, waveguide and lasers,講述利用metamaterials表現出負折射率的物理現象,並展示superlens和optical cloak的成果,以及將superlens應用在下一世代奈米尺度的微影技術,並探討隱形衣的可能性。而吳志毅老師演講題目是From surface science to device engineering in organic optoelectronics,研究有機發光二極體,探討導電有機材料形成接面後的能帶特性,利用XPS與UPS等技術研究接面特性。最後的陳延峰教授,是南大教授及材料科學與工程系系主任,他的研究亦是metamaterials,不同的是他將metamaterials應用於聲波,在聲波方面有很多重大的發現,並刊登數篇文章在國際最頂尖的期刊上,他展示聲波類似光學的負折射特性,印象最深的是陳教授說這將來可應用在竊聽方面,大家聽了會心一笑。從開幕式的演講可以看出這次交流的範圍很廣泛,南大與其他學校研究範疇主要在光學物理理論的探討,其中很大部份是理論模擬,而台大光電所則是展示理論應用在實際元件上,比較接近實用的領域,南大物理學院重理論,而台大光電所重在工程實踐。

 

【之三】

撰文:光電所博士班學生程志賢

2011全國博士生凝聚態與光物理前沿論壇暨第四屆海峽兩岸博士生論壇於10月9日至10日在南京大學如火如荼展開,10月9日早上是由三位教授精闢的演講做為開端,讓各地的博士生獲益良多,而10月9日下午開始各地的博士生針對自己的研究給予介紹並分享給大家一起討論切磋,一開始上半場的主題主要是延續早上來自U.C. Berkeley的張翔教授所做的主要研究:表面電漿(Surface Plasma)的相關研究,而下半場的研究主題則是銜接10月10日的主題:光子晶體(Photonic Crystals),而在當中各地的博士生針對他們不同的領域交換彼此的想法,其中參與的同學除了南京大學以外,也有蘇州大學、南京理工大學、廣州中山大學以及天津的南開大學…等等,最遠還有來自北京清華大學的同學一起參與。

剛好我的研究主題也在第一天的下午跟大家彼此分享,但是我所報告的題目是偏向在矽奈米點鑲嵌在富矽氧化矽薄膜的發光二極體,並不是Surface Plasma或者是光子晶體等此會議主流的相關研究,但也引起大家熱烈的討論,而我從中得取了彼此交換的意見,像是矽奈米點電注入發光理論的探討及熱對於元件的影響…等等,讓我獲益良多。一整場下來,我們發現到在大陸所報告的題目當中,偏理論模擬的部分鑽研甚多,而實作的部分則相對較少著墨,或許是因為此次來報告的博士生大部分出身於物理相關的科系,偏重於理論及基礎科學的部分,而不像我們台大過去報告的學生是電資學院的同學,所以相對比較偏重於實作應用的部分,彼此都有很大的交換想法的空間。

當中我記憶最深刻的是台大的吳仲倫同學及南京大學的胡青同學所做的報告,其中吳仲倫同學所報告的部分是利用奈米矽埋藏在氧化矽及氮化矽的多層結構,進而利用此結構做窄化及調整發光波長,此領域跟我所做的研究有其相關性,並且在開會當中有與他針對彼此的研究相互討論,因為矽光子的領域對於下一世代光互連的積體電路之研究佔有舉足輕重的地位。而胡青同學則是分享光子晶體在波導結構上的理論研究,而且把準周期結構引入到同軸光子晶體波導中,進而討論光子在此結構的理論分析,光子晶體是現在相當熱門的研究主題,因為光子晶體對光的侷限性很強,因此有低損耗性的特性,進而應用到光電領域上,像這次胡青同學所報告的就是其應用之一,不過很可惜的是大部分的成果都還是處於理論部分,如果加上實作的部分會更加完整。經由彼此互相推選,這兩個同學精彩的報告,及中山大學劉景鋒同學在三維光子晶體中自發輻射壽命分佈的理論模擬,皆獲選成為此主題的最佳學生論文獎。

U.C. Berkeley的張翔教授演講



灣大學的吳仲倫同學報告



南京大學的胡青同學(右)報告

 

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

 Professor Lung-Han Peng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 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

臺灣大學光電所 吳忠幟教授

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.
 

     
 
 
論文題目:染料敏化太陽能電池元件結構及新型有機染料之研究

姓名:蔡志宏   指導教授:吳忠幟教授

 

摘要

染料敏化太陽能電池 (Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC) (圖一) 具有元件結構簡單、製作容易、材料成本低廉,且有極佳的光電轉換效率與良好的元件穩定性等優點,目前已經成為太陽能電池研究課題中的重要方向之一。本研究首先探討了氟摻雜氧化錫 (Fluorine-doped Tin Oxide, FTO) 透明導電基板與染料敏化太陽能電池元件效率的關係。接著,分析不同結構的奈米多孔性 (Nanoporous) 二氧化鈦 (Titanium Dioxide) 薄膜工作電極對染料敏化太陽能電池元件效率的影響。最後,對新型有機染料分子(Organic Dye) (圖二) 進行了完整且系統性的光物理特性分析,並探討此新型有機染料分子在染料敏化太陽能電池元件光電特性上的表現。

 

 

圖一:染料敏化太陽能電池元件結構

圖二:有機染料分子結構設計

 

 

論文題目:以光致電化學蝕刻技術製作氮化物發光元件

姓名:林政宏   指導教授:楊志忠教授


摘要

在本研究中,我們利用光致電化學蝕刻(Photoelectrochemical etching)技術製作一系列的氮化物材料之光子晶體薄膜(Photonic crystal membrane)結構,包含完美光子晶體(Perfect photonic crystal)及三種典型的光子晶體缺陷(defect)結構(H1, L3, H2),如圖一。光子晶體之形成為在氮化鎵磊晶層中製作不等邊三角形排列之圓形孔洞,薄膜結構則是利用能隙選擇性(Bandgap-selective)之光致電化學蝕刻技術完成。我們在室溫下利用共焦微光激發(Confocal m-PL)量測方式研究這些光子晶體結構之共振輻射模態特徵。其中,光子晶體缺陷結構H2之光激發雷射的波長為369.6nm,激發臨界值僅0.82 mJ/cm2,共振腔之品質因子(Q-factor)為1743,偏振程度為92.4%。圖二為該四種結構之雷射光譜分布。

 

 

圖一:(a)氮化鎵光子晶體薄膜結構 (b)H1, (c)L3, (d)H2缺陷結構

 

圖二:氮化鎵光子晶體薄膜之光激發雷射光譜

 

 
 
 

— 資料提供:影像顯示科技知識平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃巖教授、陳聖灝 —

光流體:可調式微透鏡(Optofluidics: Tunable microlenses)

具有可調焦距功能的光流體微透鏡,可以利用於光蝕刻、光學成像以及在晶片上作細胞分選與檢測等應用。目前利用外加電場或電濕式達成之可調焦距技術,通常會造成光學像差、液體蒸發、反應速度較慢以及可調範圍狹窄等問題。

藉由多層堆疊之軟蝕刻(soft lithography)技術(一種廣泛用於製作高度集成(highly integrated)大尺度之微流體晶片之技術),北京大學的Yanyi Huang與其同事已經發展出一種具備可撓、可調性質並具有強度之化合物微透鏡(Lab Chip, 2835–2841; 2011)。

研究人員利用三層由有機多分子聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)所組成水平層製作出一具有許多微通道(micro-channel)之晶片,每一層皆含有一圓形腔槽連接其中的一條通道,由此通道進行液體注入的工作。在中間層的部分,多個方形腔槽被連接到直徑為700 μm的圓形腔槽以整合作為氣動閥門。閥門被用來決定腔槽中液體的體積進而用以調整微透鏡之焦距,研究人員指出微透鏡之折射率也可利用不同的注入液體以作調整。

圖一:流體透鏡及其工作原理示意圖

由化合物所製造出之微透鏡具有許多吸引人之特性,包含了自對準功能(self-alignment)、較大之變焦比( ~7x)、可調範圍大之廣視角(15–80°)、較大之聚焦範圍(從次毫米到公分)、較大之數值孔徑(可達到0.44)、小體積(直徑約為幾百個微米)以及變焦反應時間約在100毫秒範圍。

根據這個研究,其製造方法不僅克服了幾十年來在光流體微透鏡的研究者所遭遇的許多挑戰,且開啟了製作其它種類之可調式微光學元件的可能性。

 

新聞來源: http://www.nature.com/nphoton/journal/v5/n10/full/nphoton.2011.238.html
相關論文: ” 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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