姓名：洪士哲   指导教授：林清富教授

摘要

我们利用准分子激光重整系统 (excimer laser reformation system) 研发新进的制程方法制备高兼容性且低损耗的硅光波导结构。这个研究解决了制作光子组件与电子组件于同一芯片上的整合问题，同时有效降低光波导的传输损耗。利用形貌调变的方式，我们直接制单晶硅波导结构于一般的纯硅基板上。这方法克服了硅光子组件必须使用绝缘层上硅平台的限制。它代表了一个制作可靠的硅波导结构于半导体制程兼容的纯硅基板的方法，同时显示整合光子组件与电子组件于同一芯片的潜力。 图一显示激光重整制程下的样品结构变化：(a) 激光重整后的电子显微镜图。图中白色的虚线和实线分别代表样品的原表面及估计的融化位置。(b) 结构在制程中的演化：首先，部分的硅融化后，融化的位置在结构内部形成，接着，表面张力使液态的硅形貌改变。最后样品在冷却后固化。 图二显示增加基板距离达以降低基板损耗的结果。利用激光架设的方式不同，我们成功地增加基板的距离。其基板距离从左图到右图分别为250nm，350nm，及1µm。 图一 图二

论文题目：氟化并五苯分子在金属表面的吸附行为

姓名：罗元彦   指导教授：吴志毅教授

摘要

我们使用扫描穿隧显微术(scanning tunneling microscopy)以及光电子能谱(photoemission spectroscopy)来研究氟化并五苯(perfluoropentacene)在金属表面的吸附行为。首先，我们比较并五苯(pentacene)和氟化并五苯在金(111)表面的吸附行为。可以发现如果样品正偏压提高，扫描探针会拖动并五苯分子在金(111)的表面移动，而并五苯分子的移动同时还会改变金(111)上面的表面重构。然而，氟化并五苯在金(111)的表面会由于强烈的自身内聚力而形成岛屿结构。再者，光电子能谱研究可以证明单层氟化并五苯有很强的分子间作用力以及分子内作用力。除此之外，我们比较了氟化并五苯在金(111)、银(111)和铜(111)表面上吸附行为的不同。我们发现氟化并五苯在三种金属上的排列情形不同，而在铜(111)结构最坚硬。而较强的吸附物与基板的作用力将会帮助氟化并五苯的内聚。最后，我们使用两种不同的方法，包括紫外光电子能谱(ultraviolet photoemission spectroscopy)以及高阶的昆拉赫震荡(Gundlach oscillation)来量测有机材料在金属上的功函数改变。我们发现，昆拉赫震荡量测出来的结果与相同厚度的紫外光电子能谱量测的结果不同。原因是紫外光电子能谱量测的是全域的平均结果，而昆拉赫震荡量测的结果是局域性的，比较接近高层数的薄膜层的真空阶改变，再加上表层分子结构的影响。 图一、氟化并五苯分子在金(111)表面的吸附图片，可以看到分子是沿着鱼骨状表面重构排列 。 图二、使用光紫外光电子能谱量测以及昆拉赫震荡量测分子功函数的不同，可以发现昆拉赫震荡量测到的为局域的功函数，而且此数值与高层数分子的真空阶位置较为接近 。

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

— 整理：林晃岩教授、张劭宇 —

基于胆固醇液晶的可切换式反射型透镜

基于液晶的可切换式微透镜数组由于焦距可调变，因此在光通讯、光信息处理以及3D显示器系统等光学系统，都将扮演着举足轻重的角色。液晶微透镜数组可以藉由表面以及电场的调变来产生不同的等效折射率，大部份的液晶微透镜是属于穿透型的，可切换式反射型透镜除了LCOS（液晶上硅）反射镜外，还未有其它形式被发表过，LCOS反射型透镜的透镜特性可以藉由精准地控制每个画素的电场来达成，因此，LCOS透镜的光学表现会受限于分辨率。

在本研究中，研究团队发展出一种基于胆固醇液晶(CLC)的可切换式反射型透镜，反射型胆固醇液晶透镜是由一个平面基板以及一个凹面聚合物基板，并且将胆固醇液晶填装入两基板间所组成。因此，形成一个在胆固醇液晶层里具有较高折射率的平凸透镜，此结构中所使用的凹面聚合物基板是由凸块模板复制而成。这平凸反射型胆固醇液晶透镜的功能就像是一个具有相同曲率的波长选择性穿透型双凸透镜，聚焦的反射光波长与旋旋光性与胆固醇液晶的螺距和旋光方向有关；此外，当外加电压施加在此基板上时，反射型胆固醇液晶透镜将不会聚焦。这种可切换式反射型透镜被期待在光学系统的封装上有很大的应用。

图1说明了可切换式反射型胆固醇液晶透镜的操作原理，当胆固醇液晶在平面螺旋状态时，入射光将依据胆固醇液晶的螺距以及旋光方向而反射出特定波长的圆偏振光。入射光入射至胆固醇液晶层会先在透镜与胆固醇液晶的界面产生折射，然后在平面螺旋的胆固醇液晶层里作选择波长反射，最后反射出来的光又会在胆固醇液晶与透镜交界面产生折射，并且反射后聚焦光束的圆偏振旋旋光性会与胆固醇液晶的旋旋光性相同（如图1(a)所示）。另外，反射光的颜色可以经由系统的温度以及旋光剂浓度所控制。

当外加电场加在胆固醇液晶层，介电常数差为正的胆固醇液晶会由平面螺旋状态转变至垂直配向状态（如图1(b)所示），在这种状态下，入射光入射至胆固醇液晶层里将不会有反射。更特别的是，如果胆固醇液晶的常态折射率与透镜表面聚合物基板的折射率互相匹配的话，那么入射光经过这组透镜时将不会有任何的偏折（如图1(b)所示），而这就是基于胆固醇液晶结构所形成的可切换式反射型透镜。

图2为在不同情况下胆固醇液晶透镜数组反射在焦平面的影像，在无外加电压时，平面螺旋状态的胆固醇液晶层的平均折射率(1.575)大于聚合物基板的折射率(1.524)，因此这时候胆固醇液晶透镜功能就如同凸透镜（如图2(a)所示），图2(a)里的小图代表与高斯分布作拟合的强度分布图。入射光在聚合物透镜与胆固醇液晶层的交界面总共发生两次折射（入射与反射各一次），因为这个原因，反射型胆固醇液晶透镜的功能就如同双凸透镜一样。

当两层基板之间存在外加电压时，介电常数差为正的胆固醇液晶分子将会旋转至垂直于平面基板表面，在这种结构下，胆固醇液晶层里的等效折射率缩小至1.509，差不多等于或略小于透镜表面聚合物基板的折射率，因此反射光将不会聚焦（如图2(b)）。另外，由于聚合物基板太厚，所以将胆固醇液晶由平面螺旋转为垂直配向所需的外加电压高达160V，若此时在两侧基板做一层导电层，则可以将所需的电压降为和一般传统胆固醇液晶一样。

反射光的旋旋光性可以在影像传感器前放置一个圆偏振片来检验，图2(c)与2(d)说明了反射后的影像分别在右圆与左圆偏振片下的结果，若右圆偏振片与胆固醇液晶的旋旋光性相同时，则反射的影像可以被观察到（如图2(c)），值得注意的是反射光强度因为加上圆偏振片所以造成强度的下降，相反地，如果是用左圆偏振片，则无法观察到反射后的影像（如图2(d)），因此，反射型胆固醇液晶透镜确实具有聚焦以及偏振选择性反射的效果。