第139期 2018年4月刊
 
 
 
發行人:林恭如所長  編輯委員:吳肇欣教授  主編:林筱文  發行日期:2018.04.30
 
 

本(107)年3月27日本所林恭如教授於博理館舉辦「VCSEL開發與應用趨勢研討會」,活動圓滿完成。

VCSEL本身具備高速操作、低耗電、體積小以及製程成本的優勢,逐漸成為新世代關鍵元件之一,可廣泛應用於各領域,包含3D感測、手勢辨識、時差測距(ToF)、資料中心(Data Center)、機器視覺、無人機,甚至是實現自動駕駛的光達技術等。本活動深入介紹VCSEL元件特性、模組化設計與提升終端產品實際應用效能,同時剖析相關技術與零組件進展。

本所林恭如教授發表於Nature子期刊Scientific Reports之論文,獲選「Top 100 Scientific Reports Physics papers in 2017」,特此恭賀!

詳情請參閱以下連結:

Top 100 Scientific Reports Physics papers in 2017

Blue Laser Diode Enables Underwater Communication at 12.4 Gbps

加拿大渥太華大學校長訪團來訪本所實驗室

加拿大渥太華大學(University of Ottawa)校長訪團由教育部及本校國際事務處代表陪同,於本(107)年4月25日前來本所實驗室參訪,並於參訪結束後於本校行政大樓校長貴賓室研商奈米與光學領域(photonics and nanotechnology)之合作計畫機會。


本所5月份演講公告:

日期

講者簡介 講題 地點 時間

光電所專題演講

5/4 (Fri) 張希成教授
國立臺灣大學講座教授

Let THz light shine out of darkness

博理館
101演講廳

14:20~16:00
5/11 (Fri) 張守進教授
國立成功大學電機工程學系暨微電子工程研究所講座教授

InGaP/GaAs/Ge triple‐junction solar cells with ZnO nanowires

博理館
101演講廳

14:20~16:00
5/16 (Wed) 張希成教授
國立臺灣大學講座教授

Next Rays? T-Ray! 下一代光?T-光!

博理館
101演講廳

14:00~16:00
5/25 (Fri)

郭浩中教授
國立交通大學光電工程學系

Recent progress of VCSEL for communication 3D sensing and display

博理館
101演講廳

14:20~16:00

 

 

 

 
 
3月份「光電所專題演講」花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 107年3月2日(星期五)下午2時20分
講者: Prof. Claude Guet (Nanyang Technological University of Singapore)
講題: Quantum theory of surface plasmons in metallic and highly n-doped semiconductor nanoparticles
  本所孫啟光教授推薦於3月2日(星期五)邀請Prof. Claude Guet於博理館101演講廳發表演說。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

Prof. Claude Guet(右)與本所李翔傑教授(左)合影

 

時間: 107年3月9日(星期五)下午2時20分
講者: 林蒼生先生(統一企業前總裁)
講題: 現代企業的思維
  本所於3月9日(星期五)邀請統一企業前總裁林蒼生先生於博理館101演講廳發表演說,講題為「現代企業的思維」。林蒼生總裁在統一企業服務將近半個世紀的年歲,退休後受邀各處演講,分享自身的經歷。本次演講本所教師及學生皆熱烈參與,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

林蒼生先生(右)與本所副所長黃建璋教授(左)合影

 

時間: 107年3月16日(星期五)下午2時20分
講者: 曾繁根教授(國立清華大學研發長)
講題: Dual-Faced Nano-Mushrooms for Tri-functional Single Cell Diagnosis and Drug Delivery
  曾繁根教授於3月16日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。曾教授本次演講題目為「Dual-Faced Nano-Mushrooms for Tri-functional Single Cell Diagnosis and Drug Delivery」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。
 

 

曾繁根教授(右)與本所李翔傑教授(左)合影

 

 

時間: 107年3月23日(星期五)下午2時20分
講者: 盧廷昌教授(國立交通大學光電系)
講題: Development of Photonic Crystal Surface Emitting Lasers
  盧廷昌教授應本所李翔傑教授邀請於3月23日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。盧教授本次演講題目為「Development of Photonic Crystal Surface Emitting Lasers」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

 

盧廷昌教授(右)與本所張宏鈞教授(左)合影

 

 

時間: 107年3月30日(星期五)下午2時20分
講者: 葉秉慧教授(國立臺灣科技大學電子系暨光電所)
講題: My journey in semiconductor lasers—from GaAs-based MOPA (master oscillator power amplifier) to GaN-based VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser)
  葉秉慧教授於3月30日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。葉教授早年任職於加州矽谷的SDL公司,於2007年回台任教於臺灣科技大學電子系與光電所。葉教授應本所陳奕君教授邀請至本所發表演講,演講題目為「My journey in semiconductor lasers—from GaAs-based MOPA (master oscillator power amplifier) to GaN-based VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser)」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。

 

 

葉秉慧教授(右)與本所張宏鈞教授(左)合影

 

 

 

 
 
 
     

~ 與南京大學(Nanjing University)博士生交流活動 2017  系列報導 ~

【2017 第十屆海峽兩岸光電科技博士生論壇】

(時間:106年10月29日至11月4日;地點:南京大學

【之六】

撰文:光電所博士班學生周昂昇(代表團學生副隊長)

才剛離開南京就開始想念了,和南大的朋友相處真的很愉快,很感謝他們對我的讚賞和親近,我本來以為相熟是一件不容易的事,但沒想到大夥兒都這麼好相處,搭著遊覽車,我們和南大幾位同樣沒有去過揚州和鎮江的同學們,來了一段印象深刻的文化參訪。這次我們造訪揚州的瘦西湖、个園、東關老街以及鎮江的金山寺、西津渡口,還有南京的中山陵、南京博物院和南京大學仙林校區。出發當天的天氣出乎意料地晴朗,美景令我們大飽眼福,和台灣相比,這裡由於土地面積較大,在工業開發的過程中也能在一定程度上維持環境綠化和某些原始的歷史樣貌,所以在都市的鋼筋叢林中顯得少了一絲冰冷。

先說說車上的趣談吧!剛上遊覽車的時候,座位的安排對大家可算是一大考驗啊!前兩天大家僅是在正式會議上相識,除了在飯桌上的生活交流外其實算不上太熟悉彼此,當先上車的我們在車上各自分開坐好後,照老師們的用意是要讓南大的同學自己選要坐在誰的旁邊,這時其實我是暗自咬牙的,因為我比較不怕暈車,所以我就心想前面位子可以讓給其他人而我往後坐,可此時南大的同學們上來後我觀察那情勢,似有一點「選秀」的感覺啊!而最逗趣的莫過於楊鑫當時是帶著他的未婚妻上車的,結果我們差點要讓人家拆散坐!不過也因為這一個插曲,大家在車上笑了開懷,擦起了友誼的火花。

到了首站瘦西湖,雖是平日但依然人山人海,尤其是幾個拍照的好景點幾乎都會塞滿人潮,而大夥兒也是經常顧著擺姿勢拍照就忘了跟上導遊和老師們。我身在其中也漸漸地放開拘謹,被大家取笑我是箇中翹楚。好吧!其實我內心可能確實是滿自戀的,能藉此和大家嘻嘻哈哈地融洽相處,這點調侃我是欣然接受的!

接著來到个園,這裡是以前富商家的庭園,「个」字是個簡體字,意象為「竹」,有高風亮節的寓意,是其對子孫的希冀和告誡,看著許多庭園造景,不禁讚嘆以前的室內設計相當講究風水和文學的造詣。个園的旁邊就是東關街,類似台灣的老街,不過可能是當時天色未暗,所以並沒有夜市那種熱鬧感,大夥兒似乎也沒有太多的購買欲,因此比預定行程提早回到了集合點休息、和同行的夥伴們閒聊,也留下了如下的珍貴合影。

(前排左起)愛珍、家碩、韵至;(第二排左起)向陽、宗毅、宗印、智皓、學藝;(後方)徐蕾、昂昇

首先,看見穿著很亮的黃色衣服在後面手比愛心的路人了嗎?那個人就是我,哈哈!旁邊身穿白色衣服的是和我同個實驗室的學姊徐蕾,她是一位陸生,老家在離南京不遠的無錫,所以來到這裡可以說是來到她的主場,也是我們和南大同學間的第一道溝通的橋樑。前方最左邊的是南大的隊長向陽,聽名字時我本來覺得他應該是個很霸氣的漢子,但其實他很細膩,而且整個活動的安排,都多虧了他與金老師的費心;向陽旁邊的是我們臺大的大哥宗毅,初見面時我覺得這位大哥應該很沉默寡言,但後來才知道他是個沉穩又善於交際的學長;宗印和智皓也都是臺大的成員,比我小一屆,不過相處起來沒什麼隔閡,我喜歡聽他們分享他們各自的求學經歷,我想每個博班生都有自己對學業的一番感觸吧!最右邊的學藝在前兩天的博士生論壇中拿下了最佳人氣獎,是個令人佩服的人,談吐很有王者風範,而且後來得知他其實身體有略微的不適,但他還是堅持全程陪我們走訪各處。前方中間被簇擁著的是我們臺大的隊長家碩,碩哥雖然比較內斂,但和南大接洽的時候和向陽一起把事情處理得井井有條。前排左方白色上衣的女生是愛珍,是個很嬌小的女孩子,當初剛到機場時,我還以為來接機的愛珍是高中生,可能是工讀來幫忙的呢!韵至是東北人,可她的外表給人一種高冷美的氣質,跟我印象中的東北剽悍風格有點反差,在和她熟悉之後,也就此一改了我對東北姑娘的許多老舊觀念。而鏡頭外還有我們辛苦的攝影師楊鑫,多虧有他才幫我們留下珍貴的紀念,此外他真的是一個見多識廣的人,從他口中可以知道有別於導遊介紹的歷史之外許多當地好玩、好吃、有趣的情報,很有朝氣的領隊特質真的讓我們盡興而歸。其實我在博士生論壇還結交了許多的朋友,但由於許多人另有要事所以不能陪同我們四處參訪,不過這不代表我和他們的緣分僅此而已,例如方洲,在論壇過程中我和他聊過一些實驗的創意發想,回台後我便聯繫他,很感謝他也一直記得我,並給予我意見、和我討論,使得這個兩岸交流的論壇有了更充分的收穫和意義。

參訪的第一天是最讓我印象深刻的日子,因為我們大家是從這一天開始相熟的,從聊研究、兩岸的生活形態,乃至最後能開懷互相打趣嘲笑就是在這第一天的晚上,我們湊在一個房間裡玩桌遊直到凌晨兩點半,好似完全將隔天的行程忘記了一樣,然而我們隔天依然準時起床出發前往鎮江!

第二天的天氣同樣艷陽高照,先去吃了超級豐盛的早茶,各式各樣的包子讓我飽足到覺得午餐不用再吃了,來到南京後的每一餐都是菜色豐富且包含多種中國有名菜系,我只能看著自己肚子上的肉苦笑,但還是不能放過那些美食啊!不過飯後必須運動,因此我們來到了金山健走,不可錯過的景點就是金山寺,我們去看了法海苦修的洞穴、江天一覽的慈壽塔、以及這座古寺的莊嚴大殿。

接著我們來到西津渡口,一座歷經千年風雨的古渡口,在這裡據說可以「一眼看千年」,意指街道的地面可以看見不同時代留下的痕跡,而街道上的古老風格也很適合那些內心有故事的人來此好好沉澱一番。不過我還記得當時我們打鬧得正歡樂,我就被慫恿做了一些奇怪的模仿,只能自圓其說地說自己是童心未泯了吧!

第三天的行程較為知性,先到了南京博物院參觀文物,接著去參觀了孫中山先生的衣冠塚,當我看到劉老師對國父脫帽行注目禮的時候,我也不禁肅然起敬。下午我們到了南京大學的仙林校區,看到了以前中央大學的舊址,並參觀校史館,看到了好幾位南大教授的榮譽事蹟,我內心也自許將來自己在學術上的成就也能有如此傑出的表現。

最後的一晚也讓我印象猶為深刻,南京的朋友們帶著我們去吃「九宮格」麻辣鍋,不得不提的是這裡的飲食口味比台灣重很多,我又不是很能吃辣,所以就被「洗禮」了一番,飯後舌頭都有點失去知覺了!

在此再次感謝同行的碩哥、宗毅、徐蕾、宗印、智皓的互相幫助,以及南大的向陽、楊鑫、學藝、韵至、愛珍,還有一起參加論壇的所有同學們對我們的照顧,也謝謝兩校師長們的組織籌劃和細心關懷,參與了這一場充滿知性與感性的學術及文化交流,我收穫滿滿。

 

光電所參與歐盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 碩士雙學位計畫  系列報導 ~

【之五】

撰文:光電所碩士班學生楊子德

比利時的官方語言是荷蘭語、法語和德語,根特大學位於flanders地區,屬於比利時北邊,主要的語言是荷語,不過幾乎所有根特居民都會荷語和法語。而身為留學生,我們在根特幾乎都是用英文和當地人溝通,當然有心的台灣朋友也有去修習學校語言中心所開設的初階荷蘭文課程,不過說英文在日常生活、學校討論等等都完全沒問題。

比利時人的語言能力相當不錯,除了荷語和法語外,許多人還會說一些德語,再加上從各種管道學到的英文,幾乎人人都能說三、四種語言,我想這大概是與比利時的地理位置以及歷史緣由有關。身處大國環繞的比利時,沒有自己的專屬語言,而是靈活地學習各種鄰國語言與文化,創造自己生存的空間。而在根特求學的這一年中,可以感受到國際學生在根特相當融入,不論是與當地學生,抑或是來自各國的同學,都可以很順暢地交流自己的文化。

在比利時的娛樂生活與在台灣時有一些不同。台灣的外食文化相當發達,若晚上餓了,走出家門附近就有便利商店,甚至跑遠一點也會有夜市可以邊逛邊玩。而根特的夜晚則是安靜許多,走在街上唯一有開的可能是幾家類似雜貨店的night shop賣一些較貴的零食點心,剩下的就是酒吧。而比利時人,又或者說是歐洲人,喝酒的習慣相當盛行,不限於白天晚上。在寒冷的冬天裡邀集三五好友,出門到喜愛的酒吧喝點啤酒、談天說笑,也是相當特殊的體驗。而各家酒吧都有各自的特色,比如這家的啤酒是私釀的house beer、那家的酒吧有免費的撞球可以打、另一家的酒吧是小船改建的,各有千秋。

 

而這一年中我們最常做的,其實是邀請一些朋友,每人出一道菜,輪流到各自家中吃晚餐,並找尋各種理由聚會。每到了聖誕節、跨年、新年、中秋節、生日等等,就會是一群在根特相遇的夥伴,聚集在一起玩牌、唱歌的好時機。我想其實娛樂活動不管在哪裡大致上都是大同小異,不外乎大學玩過的團康、交換禮物、唱歌等等。而我在根特的回憶,卻是因為那些一起談笑、一起舉杯邀明月的好友們而特殊得令人懷念。我想如果能夠在異國,有緣遇到一群相互扶持、一起奮鬥的夥伴,那麼會是相當幸運的一件事。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生林暐杰

除了生活上的食衣住行,在國外求學生活中另一個重點便是語言了。比利時因為地理和歷史因素有三種官方語言,依照地理大致分為比利時北部靠近荷蘭的荷語區和比利時南部靠近法國的法語區,最後是最小一部分靠近德國的德語區。雖然官方語言不是英語,但比利時位處歐洲的十字路口是歐洲真正的種族熔爐,也因此日常生活或學習上用英語溝通並不會遇到太多障礙,能身處英語非官方語言的國度反而是一種很有趣的體驗。

在課堂上老師或同學來自歐洲各個國家,因此一開始需要適應教授和同學不同地方口音的英語,只有少部分課堂當老師和學生大多都是比利時人時會偶爾出現用荷蘭語溝通的狀況,不過老師也都會再用英語說明,或之後詢問同學都可以明白。根特屬於荷語區,一開始在日常生活上由於週遭的環境都是荷蘭語,需要一段適應期,舉凡簽訂合約的公司網站、一般的通知信件、火車站或超市商品的標示都是荷蘭文,一開始去的前幾週在超市內一直拿著手機在翻譯各種商品,不過語言即生活,久而久之也都熟悉那些單字,超市店員的荷蘭語也慢慢能聽得懂。因此整體而言我在比利時感受到當地對於外國人是相當友善的。

在歐洲求學的一個特色便是能很方便地到不同國家旅遊,因此我們都會利用長假探訪不同的國家。例如在冰天雪地的冰島環島體驗所謂的冰與火之島,看到難忘的紫色和綠色極光;或是造訪文化的起源—希臘的克里特島,有著最迷人的小鎮和夢幻的粉紅色沙灘;或者身處最美夜景金光閃閃布達佩斯的第一次東歐跨年,我將那些以前出現在地理、歷史課本的城市以不同方式再次探索了一遍。除了出國旅遊,我也很愛比利時的深度探訪,參與當地豐富的節慶與活動,除了當作休閒之外,也是瞭解比利時文化和歷史的方式,比如根特的博物館之夜能參訪根特各大博物館,那一晚猶如不夜城,全根特的人都出門參與十幾個博物館的活動。或是在比利時悠久小鎮的班什狂歡節,是歐洲四大狂歡節之一,也是難得的世界非物質文化遺產,整個小鎮鑼鼓喧天,湧入來自世界各地的民眾,就是想一睹這個從中世紀開始的熱鬧節慶。

除了旅遊和當地活動外,和同學朋友的聚會和派對也是生活中很愉快的一部分。每次聚會我總會作出不同料理讓外國友人品嘗亞洲特色料理,變化多端的亞洲菜色從鳳梨蝦球、泰式椒麻雞、醉雞等,每次都讓歐洲人感到驚艷,而在派對能體驗到比利時多采多姿的啤酒和熱情的舞會,每次都是很好的文化交流。我在前往歐洲前便滴酒不沾,因此除了酒吧外,和朋友一起野餐或是划船和攀岩運動也是另一種在歐洲的特別休閒方式。【精彩內容,下期待續~】

根特當地盛事—根特節

比利時悠久的文化節慶—班什狂歡節

 

 

 

 
     
 
 

Interferometry-based EUV spectrometer

Professor Sheng-Lung Huang’s laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 黃升龍教授

A compact and wavelength-calibration-free interferometric scheme was numerically and experimentally investigated using an extreme ultraviolet (EUV) source generated by a laser-produced plasma (LPP). The LPP-EUV source was excited by a 4-stage Yb3+-doped fiber MOPA system with a pulse energy of 1.01 mJ, a peak power of 161 kW, and a pulse width of 4 ns at a 20 kHz repetition rate. A Michelson-type interferometer with a common path, formed by a Si/Mo-multilayer-based beam splitter and mirror, was utilized to achieve system compactness. Based on the Wiener–Khinchin theorem, an accurate EUV spectrum was obtained by numerically analyzing the measured signal autocorrelation without performing wavelength calibration. Our theoretical results demonstrated that the employed Si/Mo multilayer structure did not distort the interferometric signal as long as the layer thickness was less than the center wavelength of the incident light. The achieved spectral resolution of 30 pm was comparable to those of flat-field spectrometers. Various high-oxidation states of Sn and residual O were identified. This compact and calibration-free spectroscopic tool could be useful for plasma characterization and mask evaluation in the EUV lithography range.

Fig. 1. Measured EUV interferometric signal.

Fig. 2. EUV spectrum computed using measured interferometric signal, where various forms of ionized Sn and residual O were identified.

 

Reference:

 Y. Y. Li, Y. W. Lee, T. S. Ho, R. T. Wei, P. Y. Lai, K. S. Jao, I. C. Wu, S. H. Chen, and S. L. Huang, “Interferometry-based EUV spectrometer,” IEEE Photonics Journal, 9, No. 4, 3400108, 2017.

 

In Situ Monitoring of Chemical Reactions by Femtosecond Acoustics

Professor Chi-Kuang Sun

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 孫啟光教授

Recently, we have applied our invented “femtosecond acoustics” imaging techniques, which is a femtosecond version of the photoacoustic tomography, to "see" the interfacial and sub-interfacial chemical reaction in a solid-water interface, for the first time with a sub-atomic resolution in situ. Our work entitled “In Situ Monitoring of Chemical Reactions at a Solid−Water Interface by Femtosecond Acoustics” was recently published in The Journal of Physical Chemistry Letters, which is the number one journal in the field of Physics Chemistry, on October 23, 2017. In this study, we demonstrate that “femtosecond acoustics” is a subatomic-level-resolution technique to be able to longitudinally monitor chemical reactions at solid–water interfaces and subsurface area under atmospheric conditions, by taking the photoelectrochemical (PEC) water splitting as our example. Furthermore, whenever the oxide layer thickness equals an integer number of the effective atomic layer thickness, the measured acoustic echo will show higher signal-to noise ratios with reduced speckle noise, indicating the quantum-like behavior of this coherent-phonon-based technique. As a result, femtosecond acoustics was proved to be able to provide the long-desired tool for investigating reactions occurring at solid−liquid interfaces and to provide a non-invasive imaging tool to explore the next-generation energy conversion devices, with a sub-atomic level resolution.

 

 

Figure 1. (a) Femtosecond-acoustics-measured thicknesses of the Ga2O3 layer and the etched n-GaN cap layer versus PEC water splitting time. (b) The signal-to-noise ratio (SNR) of the measured acoustic echoes versus PEC water splitting time. The black line is a regression line. When the thickness of Ga2O3 equals an integral number of the effective atomic-layer-thickness, the measured acoustic echo will show a higher SNR, indicating the quantized behavior of our coherent-phonon-based measurement. (c) Corresponding M-mode image showing the oxidation process at the water−anode interface during the PEC water-splitting reaction.

 

 

     
 
 
論文題目:脈衝操作有機發光二極體及藍色元件壽命延長之研究

姓名:林伯彥   指導教授:李君浩教授

 

摘要

本論文有二部分,第一部分以tris(8-hydroxyquinolate)aluminum (Alq3) 作為發光層及電子傳輸層製作綠色有機發光元件(OLEDs),並以脈衝方式驅動。相較於直流驅動,發現在脈衝驅動下,元件之電流密度和亮度會下降, 透過電壓-電容(C-V)量測和位移電流(displacement current)量測分析,得知其原因來自Alq3材料中之電子陷阱效應( electron trapped effect)。而我們可以施以負偏壓在脈衝關閉的區間來提升電流密度及亮度,並可以超過在直流驅動下的電流密度及亮度。圖一為不同負偏壓下的亮度表現,在負偏壓超過-4V可超過直流驅動下的亮度。同樣藉由位移電流量測可以知道是陷阱正電荷(positive trapped charge)在Alq3與陰極的介面幫助了電子的注入。在正偏壓與負偏壓之間加入一段約~2毫秒長的零偏壓,可以發現亮度與電流密度會降低至與沒施加負偏壓下的情況相同,此現象是由於陷阱電荷隨時間的消逝。

在論文的第二部分,我們使用彩豐精技股份有限公司所開發的一系列電子傳輸材料,製作藍色三重態—三重態消滅有機發光元件(blue triplet-triplet annihilation OLEDs),並探討其衰退機制。我們發現元件衰退的主因,來自於電洞傳輸層的損壞,因為複合區較接近電洞傳輸層和發光層的介面。為改善元件操作壽命,我們使用具較深最低電子未佔據軌域(LUMO)之電子傳輸材料,搭配合適主體材料,並藉由膜層厚度最佳化,及發光層結構調變,得到了長壽命的藍色三重態-三重態消滅有機發光元件,其元件的操作壽命在1000 nits的初始亮度下約有56,048 小時,可由圖二之該元件在不同初始亮度對壽命圖推得,可以得到如此長壽命的原因為減少了電洞傳輸層的損壞,較寬的復合區,以及較少的激子淬熄(exciton quencing)。

圖一

圖二

 
 
 

— 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、孟慶棠 —

瞬時捕獲之形成

在生物醫學和生物化學研究中,微流體晶片通道中的捕獲系統通常用於捕捉目標微粒或所感興趣的細胞。然而,流體動力學捕捉的形式通常有幾個限制。首先,許多微粒或細胞傾向於忽視捕獲系統的結構,因為微捕獲系統的水壓阻力比自由微通道的水壓阻力大,導致低捕捉效率(<10%)。第二,流體動力學的捕獲系統具有固定的設計,因此無法實現建立具有可調整大小和幾何形狀的可調捕獲系統陣列。第三,捕捉多個細胞或粒子是不可能的。為了克服這些技術的困難,Bing Xu及來自中國和日本的同事們現在已開發一種名為「瞬時調控流體的雙光子蝕刻(two-photon-lithography in controlled flow, TPL-CF)」的捕獲方案,該方案可以有效地利用雷射建立原位捕捉系統(Lab on a Chip, https://doi.org/10.1039/c7lc01080j; 2018)。

該方法如下:藉由標準軟性蝕刻技術,使用聚二甲基矽氧烷(PDMS)來製造微晶片。在初始使用二氧化矽微粒的捕獲實驗中,微通道的高度設計約為24μm,以確保每個捕捉系統僅捕獲單個二氧化矽粒子(直徑20μm)。然後用蓋玻片覆蓋PDMS微通道。將二氧化矽顆粒與液體光固化樹脂混合,然後注入微晶片中。

為了進行選擇性捕獲,使用電荷耦合器件(CCD)照相機來成像目標二氧化矽粒子。在停止液態樹脂流動之後,操作在中心波長800 nm、重複頻率80 MHz以及脈衝寬度75 fs之下的飛秒雷射照射於目標粒子周圍的區域以產生捕捉系統柱(如圖一)。最後,使用酒精溶液沖洗未曝光的樹脂區域。為了製造四柱捕捉系統結構,它總共只需要400 ms,包括10 ms的時間間隔,用以將製作位置從這個步驟移到下個步驟。捕獲效率接近100%。

 

圖一、飛秒雷射照射於目標粒子周圍的區域以產生捕捉系統柱。

瞬時調控流體的雙光子蝕刻製作的微流道捕獲系統如圖二所示:其中(a)顯示其系統的完整圖示;(b)是捕獲微粒的斜視圖;(c)是捕獲微粒的側視圖;(d)是瞬時捕獲的流程;(e)被捕獲粒子在系統中移動;(f)四柱的捕獲系統;(g)八柱的捕獲系統;(h)不同數目與形狀的捕獲柱;(i)微流道晶片。

 
圖二、瞬時調控流體的雙光子蝕刻製作的微流道捕獲系統與其操作。

TPL-CF方案優於傳統的捕獲方法,因為它可以建立任意圖案的單粒子捕捉系統的陣列,以允許捕獲多個粒子(如圖三)。作者期望此技術能夠找到廣泛的應用,包括微粒捕捉、單細胞分析以及用於成像和細胞計數的光流體微透鏡的建立。

 
圖三、任意圖案的單粒子捕捉系統的陣列,以允許捕獲多個粒子。

 

參考資料:

[1] Noriaki Horiuchi, Instant trap formation, Nat. Photonics 12, 65, 2018

Published on line: 28, Jan. 2018
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0096-5

DOI: 10.1038/s41566-018-0096-5

[2] Bing Xu, Yang Shi, Zhaoxin Lao, Jincheng Ni, Guoqiang Li, Yanlei Hu, Jiawen Li, Jiaru Chu, Dong Wu, and Koji Sugioka, Real-time two-photon lithography in controlled flow to create a single-microparticle array and particle-cluster array for optofluidic imaging, Lab on a Chip 18, 442-450, 2018

https://doi.org/10.1039/c7lc01080j

DOI: 10.1039/C7LC01080J

   
 
 
 
版權所有   國立臺灣大學電機資訊學院光電工程學研究所   http://gipo.ntu.edu.tw/
歡迎轉載   但請註明出處   http://gipo.ntu.edu.tw/monthly.htm/