第108期 2015年6月刊
 
 
 
发行人:林恭如所长  编辑委员:吴肇欣教授  主编:林筱文  发行日期:2015.06.30
 
 
    本所曾雪峰教授当选「台大2014学年优良导师」,特此恭贺!

 

 
 
 
5月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2015年5月1日(星期五)下午4点30分
讲者: 田仲豪教授(国立交通大学光电工程学系)
讲题: 数字光学与虹膜辨识技术(Digital Optics and Iris Recognition)
  田仲豪教授于5月1日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。田教授本次演讲题目为「数字光学与虹膜辨识技术」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

田仲豪教授(右)与本场演讲主持人孙启光教授(左)合影

 

时间: 2015年5月8日(星期五)下午4点30分
讲者: 谢达斌教授(国立成功大学口腔医学研究所)
讲题: 奈微科技在生物医学的应用
  谢达斌教授于5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。谢教授本次演讲题目为「奈微科技在生物医学的应用」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

谢达斌教授(左)与本场演讲主持人彭隆瀚教授(右)合影

 

时间: 2015年5月15日(星期五)下午4点30分
讲者: 罗大钧副总经理(台湾是德科技股份有限公司)
讲题: 专注,热情,速度~任职跨国高科技公司的关键能力
  罗大钧副总经理于5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。罗副总经理本次演讲题目为「专注,热情,速度~任职跨国高科技公司的关键能力」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

罗大钧副总经理(右)与本场演讲主持人孙启光教授(左)合影

 

时间: 2015年5月29日(星期五)下午4点30分
讲者: 张焕正博士(中央研究院原子与分子科学研究所特聘研究员)
讲题: Fluorescence Imaging and Quantum Sensing Using Nitrogen-Vacancy Centers in Nanodiamonds
  张焕正博士于5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。张博士本次演讲题目为「Fluorescence Imaging and Quantum Sensing Using Nitrogen-Vacancy Centers in Nanodiamonds」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

张焕正博士(左)与本所所长林恭如教授(右)合影

 

 
 
     
 

 

光电所参与欧盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划  系列报导 ~

【之七】

撰文:光电所硕士班学生李伟任

在EMSP中有一门课叫做Internship in Photonics,基本上这门课是EMSP学生利用硕一升硕二的暑假时间,到公司或研究机构去实习。若有修此门课的话可以拿到4 ECTS(学分),不过我们台大过去参与双硕士计划的学生,只能在summer school口试结束且毕业后,利用回台湾前的暑假期间实习,因此也没办法拿到学分,但在欧洲实习的经验,除了可以体验欧洲的工作环境、与欧洲人共事,对未来找工作必定也有相当大的帮助!除了EMSP的实习课程之外,学校的career center,也常常会张贴实习的相关讯息,此外career center也有提供履历修改及面试技巧等讲座给学生,在毕业前有这些管道可以运用,我想要无缝接轨直接工作或实习应该是没什么问题的!

后来我在summer school结束后,到了比利时鲁汶(Leuven)科学园区里的一家美商公司KLA Tencor里的R&D部门实习,实习主题是封装的检测相关,Phase Shift Fringe Projection Profilometry,实习时间为六周,这个主题是我以前没有接触过的,除了一些基础的光学原理之外,其它像是算法运算对我来说是一个颇大的挑战。不过幸运的是,带我的主管,人非常好,也花很多时间协助我进入这个新的领域,经过了六周之后,还能在结束前帮忙部门解决一些问题,也完成了实习报告,收获颇为丰硕!

在实习的期间,除了实习研究之外,我也观察欧洲人的做事态度跟职场环境。他们在开会讨论的时候,往往什么意见与想法都直接公开讨论,在讨论的过程中有时候或许激烈,但能充分感受到他们的上下关系没有那么重,很像是平辈同事间在讨论的感觉,即使同事与主管都比我年长好几十岁,对于我所提的想法,也都慎重地考虑并且给我建议。在上班的时候,大家都是聚精会神地努力研究,不过有时候也会遇到休息的员工们在茶水间闲聊,休息一下也转换心情。每天最期待的是午餐时间,午餐时大家都会带着自己准备的三明治或色拉一起在公司的休息区吃饭,若天气好的话,也会到公司外面草地的餐桌上吃饭,与戴着墨镜吃午餐晒太阳的欧洲人一起谈论中西文化差异的情景,真的是非常有趣!

午餐时间,大家一般不习惯谈公事,取而代之的是会聊些生活上的趣事,而他们最喜欢跟我聊的通常也是关于台湾的大小事,还有午餐便当带些什么,因为只有我会带热食,他们一般早餐及午餐都是吃简单冷食。这也是中西文化差异之一,往往也可以引起众多讨论!公司还是以讲荷语的比利时人为主,因此他们内部讨论时还是会用荷语,不过只要有非荷语母语的人在场的话,一般就都以英文对话。

在实习期间,同事与主管们都非常帮忙,只要我有不了解的地方,他们都会放下手边的工作,专心指导我。另外我认为他们在工作与生活之间已取得相当好的平衡,大部分员工都会在暑假期间,请假大约一周的时间,陪他们的孩子出游,享受与家人的快乐时光(所以公司在暑假期间人都不多),另外也不常看到员工们加班,除了有时要配合美国时间与在美国的同事或主管视讯会议之外。比较有趣的是,他们偶尔也会在周五的下午,请外面的冰淇淋车来公司门外,公司出钱请员工们吃冰淇淋,大家在周末前的午后,吃冰淇淋且轻松地谈天,非常懂得生活与享受!【精彩内容,下期待续~】

公司外部一景

实习结束前与部门主管(右前方)、同事们(左前与右后)聚餐

 

撰文:光电所硕士班学生陈井一

每年EMSP一整学年学期结束,就会在其中的一个合作学校举办暑期学校(Summer School),今年也不例外。今年的EMSP暑期学校规模比较大,主要是为了配合根特大学与imec合办的硅光子暑期学校(Summer School Silicon Photonics 2014,约150人参与),因此一起合办,地点就在比利时的根特大学,为期5天。

Silicon Photonics Summer School 2014

在暑期学校,对EMSP学生而言,最重要的环节之一莫过于论文的口试。今年的论文口试被安排在暑期学校的前一天,所有参加EMSP计划的二年级生都必须上台报告自己这半年来的研究成果。台下的听众除了来自伙伴学校(主要还是根特大学、VUB和St. Andrews)的教授当口试委员外,还有EMSP/MSPE的一年级学生。每人报告的时间限制在20分钟,紧接着是15分钟的Q&A时间,开放在场的所有听众发问。报告时间其实很短,因此要如何把这半年的研究结果充分展现变得特别具有挑战性!

EMSP结业生合影

Gala Dinner

为期5天的暑期学校几乎每一天都是满档的演讲与上课。主题主要围绕在硅光子学,讲者大部分是来自欧洲和英国各大学与研究单位的教授学者。演讲相关主题介绍都可在网上取得(http://plat4m-fp7.eu/bio-abstract-speaker/#dirk)。除了演讲之外,还有一些有趣的活动。第一天下午就安排了搭船游根特的活动,有专业的解说员为我们介绍根特。另外第二天和第三天晚上都有Poster session,我们EMSP学生除了口试外也需要另外各自准备一份Poster于该活动时段展出。除了我们之外,也有来自欧洲各大学的学生与研究单位一同分享其研究成果。这活动其实提供很好的机会让我们去与欧洲各大学的学生及教授相互交流,另外因为这部分不在评分范围内,因此分享内容的当下会很轻松自在,是个很棒的经验。而第四天晚上,也是暑期学校的最后一晚,主办单位提供很丰盛的晚宴(Gala Dinner)让大家享用。最后一天下午就是我们EMSP的结业典礼,除了颁发暂时的毕业证书外,也有最佳论文奖与最佳学生奖。另外也开了个简单的检讨会,主要是让我们提出一些关于这个计划的想法与建议,还有述说一些未来EMSP的规划。典礼结束后,大家就要各奔西东了,EMSP计划也正式划下了句点。【精彩内容,下期待续~】

 

撰文:光电所硕士班学生林诗颖

今年的summer school是和silicon photonics合办的,整个活动为期一周,EMSP毕业论文口试的部分是安排在第一天,因此当口试结束后,大家的心情也能放松许多。Silicon photonics research group安排许多相关的演讲课程,邀请许多此领域的教授来分享,也吸引许多各地的学生前来参与。除了演讲外,也在最后几天安排了一些较为轻松的活动,像是根特运河之旅的行程,船上导游很生动有趣地讲解运河四周的建筑、根特的古老历史,让我们对这个居住了一学期的城市有另一层认识,也从另一个角度欣赏根特的美。和以往几届不同的是,今年很幸运地遇上世界杯足球赛,summer school正好遇上最后四强赛,因此,每天晚上看场精彩的球赛成了不能错过的共同休闲娱乐。记得那时每天课后,大家就相约一同看球赛,在酒吧里喝着比利时啤酒,聊着球赛,为自己支持的队伍卖力加油,酒吧里也充满浓厚的欢乐气氛,大家随着球赛激情高昂,这样的回忆真的很深刻也让人很怀念。

Summer school的最后一天,EMSP有个自己的小小毕业典礼,虽然不像学校办的如此正式,但是对我们而言依然意义重大。从等待教授宣布成绩的紧张心情,到手上接到证书的那一刻,真的很让人感动也很开心自己能完成这个学位,同时也难免感慨一年就这样结束了。较为特别的是,今年除了毕业生代表致词外,同学们还用心制作了一段回顾短片,有搞笑的片段,也有温馨的画面,里面记录着大家共同生活的点点滴滴,看完不禁让人红了眼眶,也分外珍惜这份跨国界的友情。还记得,主办单位安排所有学生一同晚餐的那晚,大家不舍地在运河畔续摊聊着,大家聊着以往的趣事,不同想法的交流,也聊着各自未来的规划,有些人要继续深造,有些人要进入业界工作,虽然又纷纷要到不同的国家努力,但来自世界各地的我们都相信能有机会再次聚在一起,继续这份短暂而珍贵的缘分。在互道再见的那一刻,突然觉得再见两个字其实是沉重的,承载了不舍、感谢和祝福,在美丽的国家结识这些美丽的人是一种幸运。【精彩内容,下期待续~】

 

 

 

 
     
 
 

Ordering InGaP epilayer directly grown on Ge substrate

Professor Hao-Hsiung Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 林浩雄教授

Ternary InGaP lattice-matched to GaAs has been well studied for decades and found applications to several important photonic and electronic devices, such as heterojunction bipolar transistors, laser diodes, and so on. Recently, the ternary has been deposited on Ge substrates as one of the subcell of the InGaP/InGaAs/Ge triple-junction tandem solar cells for high concentration photovoltaic. In this application, although the lattice constant of InGaP has been constrained to that of Ge substrate, one still can adjust the energy gap of InGaP by controlling the ordering of the ternary. The growth of the ternary semiconductor under certain conditions has a tendency towards atomic ordering due to the differences of the atomic size and the binding energy, which can spontaneously adopt a CuPt-type ordered structure. Fig. 1(a), indicates a good InGaP/Ge interface. Note that the miscut of the Ge substrate is towards direction. Steps resulting from the miscut are expected to be observed in the lattice image of the plane. However, as shown in Fig. 1(b), we did not observe the expected steps. The TED patterns with and zone axes are shown in Fig. 2(a) and (b), respectively. As can be seen, only superstructure spots … along direction are observed. For growth plane, there are four planes possible for Cu-Pt ordering. In Fig. 3(a), a sharp peak at 354 cm-1 is observed. The peak has been previous reported in the literature, and was attributed to the trigonal cationic arrangement with LO symmetry. In order to understand the behavior of this mode, the normalized Raman spectra are plotted in Fig. 3(b). According to the C3v selection rule, the 354 cm-1 mode is only forbidden in configuration.

Fig. 1 High resolution cross-sectional TEM images of the InGaP/Ge interfaces. (a) on plane and (b) on plane.

Fig. 2 TED patterns of InGaP epilayer. (a) Zone axis is and (b) zone axis is .

Fig. 3 Room-temperature Raman spectra of the ordering InGaP with eight different polarization configurations. The eight configurations are , , , , , , and . (a) Full spectra with the eight configurations. The orientations of the polarizations are also shown in the inset. (b) Normalized spectra showing the peak at 354 cm-1, which is relevant to the CuPt-B ordering phase.

 

     
 
 
论文题目:P型氧化亚锡薄膜晶体管及其于互补式金属氧化物电路之应用

姓名:邱义忠   指导教授:陈奕君教授

 

摘要

近几年,由于可携带式装置的的快速发展,如何将系统电路整合于可携式装置的面板中,即面板系统(system-on-panel)之概念,吸引了许多人的广泛研究与讨论。透明金属氧化物因具备可低温成长、可大面积成长及高载子迁移率等特征成为下世代面板的热门候选材料之一。但常见的透明金属氧化物多为N型半导体,而基本逻辑组件–互补式逻辑反相器则需同时具备N型与P型半导体晶体管组件,因此,制作与发展P型透明氧化物薄膜晶体管成为一重要课题。本论文先研究与探讨P型氧化亚锡薄膜及其薄膜晶体管之电性与电稳定性,接下来是进一步将P型氧化亚锡薄膜晶体管应用在互补式金属氧化物薄膜电路中。研究中所开发之P型氧化亚锡薄膜晶体管之临界电压约为3~5 V间,载子迁移率约为0.2~0.78 cm2/V-s间,次临界摆幅约为1.6~3 V/decade间,开关比约为103~8.1×104间。吾人进一步将N型氧化锌薄膜晶体管及P型氧化亚锡薄膜晶体管整合,制作出互补式薄膜反相器电路,在供给电压为10V时,其信号增益值可达17 V/V,且具高的噪声边限。最后,藉由串联上述之反相器,成功制作出氧化物半导体环形震荡器,其震荡频率约为2k Hz

图一、P型氧化亚锡薄膜晶体管之电特性曲线

图二、不同供给电压下之电压转换曲线及对应之增益曲线

 

 

论文题目:激光投影系统中以纯相位式空间光调变器消除激光光斑噪声之研究

姓名:张晏硕   指导教授:林晃岩教授


摘要

由于激光的高度同调性,使得屏幕端会产生建设性及破坏性干涉的亮暗交杂的光强分布,这就是「光斑 (speckle) 现象」,光斑现象被认为是在影响影像质量的噪声,因此减弱或消除光斑的影响便成了在激光投影光学系统上的主要目标之一,在本论文中我们改良常见的激光投影系统,可达到简化系统架构、抑制光斑现象与提高影像质量,并且在整个系统中加入特殊设计的数字全像片(computer generated hologram, CGH),使得本质光斑(intrinsic speckle)被抑制,我们并以此系统探讨降低光斑的方法及将其量测出来。

在我们的系统中,以反射式液晶空间光调变器取代常见抑制光斑方法中的移(转)动式扩散片。藉由使用递归傅立叶演算法 (iterative Fourier transform algorithm, IFTA) 设计出数字全像片,可以将激光光束整形 (beam shaping) 成方形,且使激光能完整照明在幻灯片上以增进投影效率,同时也利用相位调变的技术来取代移(转)动的扩散片,如此一来可以避免机械式的转动或者移动,而且也能以相位调变来降低光斑对比。然而以这个系统为基准下再探讨光束整型后的光,利用相位补偿的方式设计另一种数字全像片,我们称为「相位补偿数字全像片」,使光斑对比可以藉由设计相位接近全建设性干涉而达到光斑对比下降而且均匀度上升。

图一、影像质量的实验结果 (a) 单张CGH and (b) 16张CGH连续播放

图二、影像质量的实验结果 (a) 单张CGH and (b) 16张CGH连续播放

 

 
 
 

— 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、廖玮珅 —

可挠式硅带之颜色调控

许多感应器和显示器产品对于能够灵活地控制物体之被感知颜色的能力有强烈的需要。虽然这项功能可以藉由使用不同折射率之多层材料的干涉效应来达成,但是现在有一种方法可以避免使用厚的结构和不同颜色需要不同厚度的材料,也就是当一平面拥有可调多个颜色的功能,便会是备受欢迎的技术(图一)。
 

图一

现在来自美国加州柏克莱大学的Li Zhu与其研究团队已经将硅薄膜嵌入可挠式薄膜材料中,在实验中展示从明亮的绿色调到明亮的橘色(Optica 2, 255–258; 2015)。此结果对于可挠式光学应用产品极具吸引力。

他们的方法是基于高对比超颖结构(high-contrast metastructures, HCMs)的设计,HCMs是由单层高折射率材料(single-layer high-refractive-index material)周围环绕低折射率材料组合而成的周期性结构,且具有接近一个波长的周期性。他们的超颖结构由嵌入透明、可挠式聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)薄膜的画素(pixels)数组组合而成(图二(a))。而每一个画素则是由约为一美元钞票之千分之一至二厚度的硅薄膜带(ribbons)所组成。不像传统的方法,他们团队使用相同厚度的色带且为了不同的颜色只改变色带的宽度,因此很容易达到在一相同平坦表面能够显示出不同的颜色。他们同时也设计了周期性结构,使其非常接近可见光波长,并且对于反射与穿透都只有两个绕射阶(diffraction orders)被允许(0阶和1阶)(图二(b))。
 

图二、(a)HCM嵌入软性薄膜之颜色显示示意图。显示器图案是由颜色设计过的独立画素组成。画素由一个奈米尺度的HCM组成,其非常柔软且坚固。(b)一维HCM示意图。光学特性主要由下列三个关键参数决定:周期Λ、厚度tg、还有占空比(duty cycle) η = s/Λ,其中s是高折射率条状物的宽度。在两阶绕射机制中,入射光被绕射成四个可能的阶数R−1, R0, T−1和T0

研究团队解释,由于硅带(ribbons)和环绕介质间较大的折射率差,光波在表面反射引发干涉效应(interference effect)。因为折射率的差别,干涉效应的表现非常有效,使得可藉由硅带的空隙及宽度决定鲜艳颜色的种类。利用拉伸薄膜改变硅带的间隙,转变建设性干涉发生的波长,因此可以改变表面的颜色。

Connie Chang-Hasnain教授说:「藉由仔细设计结构尺寸,固有模式(eigenmodes)的建设性干涉加强一部份绕射阶,而破坏性干涉会抵消其它绕射阶是可行的。因为结构具有较大的折射率差,较宽带率的波段都可能发生此效应。」

研究人员在负1反射阶得到83%绕射效率。实验样品的颜色可能被从绿色调到橘色(从541奈米到580奈米,即39奈米的波长改变量)藉由拉伸样品仅仅5%的变形量,其对应到HCM周期仅25奈米的改变量。他们也展示激光光束控制器(laser beam steering)藉由使用相同的效应便能拥有超过36个可解析的光束点(resolvable beam spots),然后他们证明入射激光光束可以在不会有光束宽度衰减的情况下被控制超过5%形变。

Connie Chang-Hasnain教授说:「我们将会用二维结构的设计来使其不受绕射偏振(diffraction polarization)的影响,且解决在此结构下任何弯曲的问题。未来我们也会计划使用一些机械性敏感材料用于生物影像(bio-imaging)和生物标签(bio-labelling)等应用。」

 

参考资料:

1. Rachel Won, Diffractive optics: Tuning colour in flexible silicon, Nature Photonics 9, 291 (2015)

doi:10.1038/nphoton.2015.70

http://www.nature.com/nphoton/journal/v9/n5/full/nphoton.2015.70.html

2. Li Zhu, Jonas Kapraun, James Ferrara, and Connie J. Chang-Hasnain, Flexible photonic metastructures for tunable coloration, Optica Vol. 2, Issue 3, pp. 255-258 (2015)

doi: 10.1364/OPTICA.2.000255

https://www.osapublishing.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-2-3-255&id=312890

   
 
 
 
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