第133期 2017年9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:2017.09.30
 
 

本所教师荣膺IEEE Photonics Journal编辑群(林恭如教授—资深编辑、黄升龙教授—副编辑、林晃岩教授—副编辑),特此恭贺!

本所博士生魏子乔同学荣获「2017年度台大科林论文奖—博士论文头等奖」(林恭如教授指导),特此恭贺!

本所硕士生杨皓麟同学参加研讨会IDMC (International Display Manufacturing Conference)与IEDMS (International Electron Devices & Materials Symposium 2017),荣获「Best Paper Award」(陈奕君教授指导),特此恭贺!

本所10月份演讲公告:

日期

讲者简介 讲题 地点 时间

光电所专题演讲

10/20 (Fri)

曾宗琳先生
台积电财务长

科技人的企业财务管理知识和个人理财观

电机二馆
145
教室

14:20~16:00
10/27 (Fri)

赖聪贤教授
国立中兴大学电机系与光电所

Photonic Molecule: Optical-coupled microcavities embedded with quantum dots 博理馆
101
演讲厅
14:20~16:00
10/27 (Fri)

Prof. David S. Citrin
Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology

待订

 博理馆
101
演讲厅
16:00~17:30

 

 

 

 
 

~ 光电所2017年暑期大学生光电营 花絮报导 ~

 (时间:2017年7月25日至27日;地点:台湾大学博理馆 )

 花絮整理:所学会会长蔡瑞祥、活动总召黄智伟

台大光电所除了专注在研究领域、关心同学的身心健康外,也很注重想来就读的学弟妹们,因此每年暑假都会举办为期三天、从早到晚、包吃包车包上课的精采营队台大光电营!这个活动是专门为大学部三、四年级的同学举办,旨在向学弟妹们介绍光电领域相关的知识,并介绍所上目前发展的概况,也提供申请方面的信息,对于学弟妹来说是个非常好的机会与体验!

第一天上午先由林恭如所长为我们开启光电营的序幕,简单介绍光电科技的背景后,接着下午则分别由李志昌博士、Dr. Sandeep Chakraborty、黄升龙教授以及李翔杰教授介绍关于生医光电技术及其产业,丰富的内容让大家对生医光电有了更深入的了解。

第二天一早则是先参观实验室,我们前往电机一馆参观光电实验室,学长姐十分用心地让我们看见全像术的应用,将科技结合生动活泼的影片,促进学习的欲望与研究的动力。参观完实验室后,紧接着是由黄建璋教授为我们带来固态照明技术及其产业的演讲,以及陈奕君教授带来的太阳能电池技术与产业的演讲,精彩的演讲让大家获益良多,台下的学生也很踊跃的发问,就在良好的一问一答下进入午餐时间。下午则是由IEEE的讲者Prof. Kent Choquette带来演讲「Vertical Cavity Laser Arrays Present Status and Future Prospects」,长达两个小时的演讲,却一点也不乏闷,大家都非常专注聆听。最后由蔡政庭博士的光通讯及其产业的演讲作为第二天的尾声。

第三天则是业界参访,早上先前往新竹的启碁科技,除了参观他们的一些产业外,也请了毕业于台大的学长来为我们说明介绍工作内容,以及一些求职技巧。下午前往位于台中后里的美光科技,特别感谢美光科技提供的员工餐,用餐完毕后,美光也安排了毕业于台大的学长为我们详细介绍,有趣的演讲内容让大家印象深刻,透过业界参访,让大家着实了解光电科系毕业后的发展,以及未来趋势。至此,为期三天的光电营也告一段落,最后感谢所有学弟妹的参与,以及所办的安排,也谢谢所学会的成员这一年的帮忙,2016所学会下台一鞠躬。

 

 
 
 
 

A 3D electrode design for fast-response VA-FFS liquid crystal mode

Professor Wing-Kit Choi

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 蔡永杰教授

In this work, a 3D electrode design is proposed [1] for a Vertically-Aligned Fringe-Field Switching (VA-FFS or Dual-FFS) liquid crystal mode which is known for its intrinsic sub-millisecond fast response time without using thin cell gap or other liquid crystal phases. Compared to the previously proposed 2D electrode designs [2-3], we found that, by using this new 3D electrode design, it is possible to improve the potential maximum transmission due to reduced disclination lines or deadzones (without using a double-sided electrode structure) and also to improve the potential response speed due to smaller effective domain size of liquid crystals. A major mechanism for causing such a fast response time is due to the formation of self-imposed boundaries [3] (or so-called virtual walls) which can be viewed as liquid crystals having very small “effective” cell gap. This proposed approach of achieving fast response time in liquid crystals can be very attractive since it doesn’t require more complicated liquid crystal phases (or materials) such as Blue Phase or SmC* Ferroelectrics. This approach may simply use standard nematic liquid crystal phase or materials such as E7. Moreover, this approach doesn’t require the use of very thin cell gap (e.g. 2μm or below) which is less practical for large area fabrication. This proposed technique of achieving fast response time in liquid crystals can therefore be attractive for the future development of fast response liquid crystal displays, intensity or phase modulators.

[1] Wing-Kit Choi, Chia-Hsiang Tung and Bo-Kai Tseng, “Fast Response VA-FFS Liquid Crystal Mode using 3D electrode design”, SID 2017 Digest, pp.1838-1840, May 2017

[2] M. Jiao, Z. Ge, S. T. Wu, and W. K. Choi, “Sub-millisecond response liquid crystal modulators using dual field switching in a vertically aligned cell,” Appl. Phys. Lett., 92, 111101, Mar. 2008

[3] W.K. Choi & S.T. Wu, “Fast response liquid crystal mode,” US Patent 7298445 B1, Nov. 2007

Fig. 1 shows electrode design and molecular orientation of 2D VA-FFS (left) and the new 3D VA-FFS (right) at voltage-on state.

Fig. 2 shows the top-view transmission of 2D VA-FFS (left) and 3D VA-FFS (right). The figure on the right shows that disclination lines (or deadzones) are indeed reduced along the transverse (or y) direction in the 3D VA-FFS.

Fig. 3 shows the improvement of the transmission (figure on left, with circular polarizer) and also improvement of response speed (Table on right) of 3D VA-FFS compared to 2D VA-FFS liquid crystal mode.

 

Threshold Voltage Improvement Through Sidewall Control of InGaAs Fin-structured High Electron Mobility Transistors (Fin-HEMTs)

Professor Chao-Hsin Wu’s laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 吴肇欣教授

The fabrication process was started with fin formation by inductively coupled plasma dry etch. The source and drain metal were deposited by e-beam evaporator and followed by rapid thermal annealing to form Ohmic contacts. Then, the recess region was etched by diluted sulfuric acid followed by self-aligned gate metal of Ni/Au. Fin widths were finally defined by recess etch and varied from 396 to 54 nm. The schematic cross section and structure are shown in Fig. 1.

Figure 2 shows ID-VG characteristics of FinHEMTs with different fin widths (Wfin). Threshold voltage (VT) shifts toward positive direction from -1.41 V to 0.56 V as Wfin decreases. It can be observed that compared to planar devices, VT of Fin-HEMT moves to +VG as Wfin decreases. As Wfin is reduced down to about 90 nm, the device starts to work at enhancement mode operation. The mechanism is proposed in Fig.3. When VG decreases from VG1 (large) to VG2 (smaller), top gate still cannot turn off the channel. So the planar devices are still at on-state operation. On the other hand, for fin-shaped devices, though top gate is not capable of turning off the channel, the depletion region from surface of sidewalls is large enough to fully deplete the channel.

Fig. 1. Process flow, schematic cross section and device structure of InGaAs Fin-HEMT

Fig. 2. Transfer characteristics of InGaAs FinHEMTs with different fin width at VD = 1.9 V

Fig. 3. Schematic mechanism of top gate and sidewall gates proposed in this work

 

     
 
 
论文题目:硒化镉/硫化锌胶状量子点光稳定性及其应用于微碟共振腔激光之研究

姓名:郑智怡   指导教授:毛明华教授

 

摘要

在本论文中,我们制作具三明治结构的二氧化硅埋覆胶状量子点微碟共振腔激光(SiO2 sandwiched colloidal CdSe/ZnS quantum-dot microdisk lasers)。三明治结构除了可以保护胶状量子点减缓氧化,也可增加量子点主动层发光与共振腔光场的重合。我们制作各种不同尺寸的微碟共振腔激光,皆可于室温下以连续波操作,其中直径为10微米的微碟,其激光阈值约为500 kW/cm2,品质因子可达1900。为了进一步提升胶状量子点的光稳定性,我们以原子层沉积技术成长厚度仅10奈米的氧化铝薄膜将胶状量子点包覆保护,研究结果显示出以原子层沉积的氧化铝薄膜能大幅提升胶状量子点在空气中的光稳定性,对于胶状量子点发光组件的应用上非常重要。最后我们将此技术整合至组件中,成功使胶状量子点微碟激光在空气中稳定操作并且提升微碟激光之组件特性。

图一、直径10微米的二氧化硅埋覆胶状量子点微碟共振腔激光之模态频谱
图二、有无氧化铝薄膜保护之量子点于真空及空气中发光强度随时间的变化

 
 
 

— 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、王子圣 —

类视网膜之单画素相机

受到人眼视网膜结构的启发,苏格兰的科学家在单画素相机系统开发中已经设法规避了速度和分辨率之间常见的折衷。

单画素成像是透过将一系列连续的不同二进制图案,应用于要被成像的场景的光路上,并且测量在单个光电检测器上同步记录的数据之相关性来进行工作的。然而,在这样的系统中,由于测量的数量等于最终影像中的重建像素的数量,所以在分辨率和帧率之间会存在固有的折衷。

Miles Padgett、David Phillips和他在英国格拉斯哥大学(the University of Glasgow)的同事目前已经展示了一种方法,透过采用具有类似于人眼视网膜的空间变化分辨率,而非具有统一分辨率的二进制模式来克服这个限制。特别地,图形屏蔽(见图一)具有被周围较低分辨率包围的高解析中央凹状区域。该方法的好处是它可以在感兴趣的区域(见图二)中进行更高解析的成像,而不会为了要达到高分辨率所需的水平,将整个区域成像的帧率放慢。Padgett的团队报告了局部帧率的增强为4倍。此外,「中心凹」区域的位置可以随意改变,允许使用对象追踪或多个中央凹状高解析区域的机会。
 

图一、空间变化分辨率之画素网格,也包含了N = 1024个画素的变化区域。在中央凹状处,画素遵循笛卡尔网格,即三个维度两两正交的直角网格。周围的中央凹状是周边圆柱极化系统的画素。

 

图二、实验的成像结果

单画素成像基于场景与一系列图形之间的相关性程度的测量。这些图形可以被投影到场景上,或可以透过一种称为结构化检测的技术用来被动地屏蔽场景的影像,以及他们现在所提出的方法。在这项工作中使用的单像素相机的示意图如图三所示。数字微镜装置(DMD)被放置在相机镜头的影像平面上,利用一组二进制图形,来快速掩蔽场景中的影像,并且透过光电二极管记录由每个屏蔽所发射的光的总量,其代表了每个屏蔽与场景之相关性的测量。对发射强度的知识和相应的屏蔽可以重建影像。

图三、系统的架构。场景被泛光照射并成像到作为动态屏蔽的DMD上,来自微镜子集的光被反射到雪崩式光电二极管(APD),其记录了由每个二进制屏蔽图形所传输的总强度。

Padgett表示为了要能够在不同的分辨率之间切换,他们正在一个使用不同尺度的图形系统上进行合作。Dave采用的想法就好比人眼一样在中央部份负责高分辨率,外部则负责低分辨率。他们认为这样做对于所有单画素相机或类似系统都是有益的。例如,他们已经将最近的飞行时间系统(time-of-flight)转换为使用相同的方法。

格拉斯哥研究群所开发的系统使用白色LED手电筒作为照明源,与具有32×32个可程序像素之计算器控制的数字微镜器件,来创造一个在被雪崩光电二极管(APD)检测之前应用于场景图像的动态二进制屏蔽。研究团队除了在可见光波长下进行操作外,还表示该方法同样适用于其它波长方案。考虑到这一点,他们还展示了一种操作在800至1800奈米波长区域的短波红外(short-wave infrared, SWIR)单画素成像系统。该系统通过使用SWIR敏感检测器代替APD,并使用加热灯作为照明源。

他们表示该方法的可能潜在应用包括机器视觉和气体感测。

 

参考资料:

1. Oliver Graydon, Retina-like single-pixel camera, Natural Photonics 11, 335 (2017)

DOI: 10.1038/nphoton.2017.87

http://www.nature.com/nphoton/journal/v11/n6/full/nphoton.2017.87.html
2. D. B. Phillips et al., Adaptive foveated single-pixel imaging with dynamic supersampling, Sci. Adv. 3 (4), e1601782 (2017)

DOI:10.1126/sciadv.1601782

   
 
 
 
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