第141期 2018年6月刊
 
所務公告及活動花絮　│　特別報導
 教師研究成果專欄　│　光電所博士班應屆畢業生研究成果專欄　│　光電要聞
 
 
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：2018.06.30
 
 
6月份「光電所專題演講」花絮（花絮整理：姚力琪）
時間： 107年6月8日（星期五）下午2時20分
講者： 陳鴻文博士（台達研究院Advanced Green Photonics Center技術長辦公室研發技術副理 ）
講題： 智慧製造之基石—光電技術
  本所於6月8日（星期五）邀請陳鴻文博士於電機二館105演講廳發表演說，講題為「智慧製造之基石—光電技術」。陳鴻文博士為光電所94學年度碩士班畢業生，畢業後至美國麻省理工學院深造，取得電機與資訊工程學博士學位。陳博士應本所李翔傑教授邀請，返校與學弟妹分享工作經驗及光電技術，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。

 

陳鴻文博士（左）與本所張宏鈞教授（右）合影

 
時間： 107年6月15日（星期五）下午2時20分
講者： 王祥辰教授（國立中正大學光機電整合工程研究所 ）
講題： Growth and fabrication of molybdenum disulfide devices
  王祥辰教授應本所李翔傑教授邀請於6月15日（星期五）蒞臨本所訪問，並於博理館101演講廳發表演說，演講題目為「Growth and fabrication of molybdenum disulfide devices」。王教授為本所94學年度博士班畢業生，目前任職於國立中正大學光機電整合工程研究所。本次演說內容豐富精彩，與現場同學互動佳，師生皆獲益良多。

 

王祥辰教授（右）與本所李翔傑教授（左）合影

 

 

～ 2018 光電盃球類競賽  花絮報導 ～

（時間：107年5月13日；地點：臺大舊體育館）

花絮整理：所學會會長郭勝文

一年一度的光電盃盛事在今日於舊體育館展開，活動由光電所所學會舉辦，承去年在期末餐會上，林恭如所長提到：「求學研究的這段期間，要照顧好自己的身體，多花時間去運動，有健康的身心才能順利完成學業。」也許是時時惦記著這段話，就算今天是母親節，同學們還是踴躍參與光電盃這項一年一度的活動，無論是參加比賽的、幫忙加油吶喊的或是協助活動的同學們，皆在今日以熱情引爆整個舊體育館。

圖一、比賽獎品

圖二、賽前工作人員開會

在賽事方面，由於時間場地的關係，我們將賽事方面分為三打三籃球鬥牛和羽球雙打的部分，在賽程方面，籃球是採用單淘汰賽晉級制，而羽球是採用分組晉級最後單淘汰賽。

圖三、正為比賽暖身的同學

圖四、羽球比賽時的盛況

在羽球雙打比賽中，共有15組參加比賽，羽球必須預測其軌跡，打高、打遠、打近或是打快、打慢，取決於判斷對方防守者的站位，這都是羽球運動中必須瞬間判斷的。我們可以發現光電所許多平時隱藏起來的校隊等級同學，到比賽時光芒畢露，參賽隊伍為了奪冠的渴望而卯足全力，只為了在光電盃求取佳績，在場上除了隊友外，其他都是敵人，平時的稱兄道弟暫時中斷了。

圖五、籃球比賽的激烈對抗

圖六、右二為此次比賽的總召（程啟瑞）

而籃球三打三鬥牛方面，共有8組參加比賽，許多人從大學的系籃到研究所的所籃都從事著籃球這項令人著迷的運動，平時勤奮練習，期待著每一次的比賽，不必向上天禱告，因為自己已做好充足的準備面對每一場比賽，在球場上，球是圓的，你沒辦法預測比賽的走向，只能把平時訓練的累積，毫不隱藏地在球場上展現，這一球被守住了，下一球勢必討回來，每一次比賽就是獲得多一次的經驗，輸了就必須花時間，在下一次比賽前做足準備，這就是籃球的魅力所在。

圖七、羽球冠軍

圖八、羽球亞軍

圖九、羽球季軍

圖十、籃球季軍

圖十一、籃球亞軍

圖十二、籃球冠軍

在今天的光電盃中，每一隊都沒有放棄任何一絲希望，就算是懸殊的比分，大家還是拚盡全力勢在取勝，還記得在熱血動漫《灌籃高手》中，湘北高中安西教練說過：「要是放棄的話，比賽就等於結束了。」我想比賽是如此，若是放棄當下贏得勝利的機會，比賽就結束了，我相信在研究上也是如此，希望大家可以從運動中的努力不懈，在未來的研究上持續著，祝大家研究順利。

圖十三、精疲力竭的同學

圖十四、無法掩飾淚水的同學

圖十五、計分小天使

圖十六、辛苦的裁判

圖十七、辛苦的裁判

圖十八、辛苦的裁判

所學會要在這邊感謝到場參加的同學，也和各位比賽的同學說聲抱歉，由於工作人員有限，在許多地方無法做得完美，還請各位同學包容。最後非常謝謝幫忙這次活動的所學會成員，平常日需要開會統籌，活動當天還要犧牲假日早起協助直到最後的撤場，沒有各位的幫忙無法讓這次活動順利，也特別感謝所辦公室姚小姐在諸多方面的協助，希望光電所的同學未來也能踴躍參與活動，所學會在此深深一鞠躬。

圖十九、所學會成員

圖二十、所學會成員

 
 
 
 
     

～ 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 ～

【之七】

撰文：光電所碩士班學生楊子德

留學的生活就是在基本的修課和實驗之外的每個空檔，都能細細品味這裡獨特的文化以及步調；有為了滿足生活需求而摸索和學習到的各種新技能，也有過程中許多不一樣的經歷和體驗，著實令這趟旅程豐富了許多。

比如我們在開學沒多久就碰上了比利時的罷工季，因為公眾運輸停駛而必須在接下來的一週改成騎單車上學。這裡的罷工都會事先通知時間，讓其他人能及早做準備，大多數人也都能尊重不同團體的訴求，理解與配合，讓人感受到比利時的多元並蓄。

這裡的生活步調也確實比台灣慢上許多，一開始申請居留證件時才發現所有的公家機關辦公都會在下午16:30結束，也因為人員作業步調緩慢謹慎的緣故，需要預留一個半天排隊等待的時間，通常也無法當場拿到需要的文件，而是必須等待通知才能再去領取；有趣的是在機關內竟然有設置讓孩童玩耍的空間，營造出了便民而友善的環境，能讓家長安心地帶著學齡前的孩子，不至於在等待的同時過於不耐。而牆上的一則布告竟以多達13種語言，禁止移民的家長因為語言不通，將本應在上課的孩童帶來做翻譯，十分保障孩子就學的權益。

圖一、公家機關的兒童遊戲空間

 圖二、13種語言的告示文宣

值得一提的是雖然等待時間較長，但可以發現作業人員通常在一開始就會詳細地將相關資料建檔，櫃台上除了電腦鍵盤等設備外整理得相當清爽，後方的各式資料櫃也都整齊明瞭，讓人不會感覺凌亂。

 圖三、公家機關一景及等待辦事的人們

不只是公家機關，從一般商店的營業時間也能了解到這裏的人對於工作和生活平衡的看重，例如一般的商店會在下午17:00左右開始收攤，超過18:00基本上一般店家都已歇息，通常週六、日也都不會營業，買東西不似在台灣那樣方便。

印象很深的是這裡申辦網路、電信的商店店內悠閒有趣的氛圍，例如在申辦網路的TELENET電信中排隊，抽取的號碼牌並不是以阿拉伯數字呈現，而是每個號碼牌上都有特殊的卡通圖像，在櫃檯前也有大顯示幕告訴你下一個輪到哪個卡通人物，相當有意思。

 圖四、電信商店抽取的號碼牌

 圖五、電信商店櫃檯前的告示牌

除了一些餐廳和酒吧之外，少數超過這些時間卻還開著的商店，通常賣的東西又會貴上許多，而這裡也許是因為氣候的關係，在冬季入夜之後溫度降至零下，路上便也少有行人，真的可以感受到這個小城在夜晚休養生息而在白天又重新醒來的節奏。【全文完】

 

撰文：光電所碩士班學生林暐杰

在歐洲可以清楚感受到當地人悠閒過生活的態度，不是忙碌地過日子而是自在地生活。歐洲人對於休閒和工作之間的平衡拿捏相當拿手，下了班或是放假便把工作拋在辦公室，不會有被工作追趕的壓迫感，一年當中的假期非常充足，不時可以飛到小島曬太陽享受假期，上班族一年大約有二十五天的自由假期。上班的時間也隨自己安排，比如在夏季可以選擇自己提早於七點開始工作，中間不午休，下午一點便可提早下班回家，對於生活品質的重視可見一斑。歐洲各處每幾週就會有火車罷工或是輕軌罷工，或許這一切也是勞工長久爭取而來。和當地朋友聊到亞洲工時的時候，他們相當驚訝，還追問那我們何時為自己而生活？

我剛到歐洲時抱持著開放的心，想趕快融入當地認識來自各地的朋友，感受到歐洲人對於陌生人搭訕以及不同場合社交相當自在，很勇敢地表現自己同時也尊重不同的人，會主動向前和你攀談，在別人發言時也很尊重地傾聽，在人與人的互動上自信但不自大，主動但不失禮，是很好的學習對象。前往比利時前其實很擔心會有種族歧視，不過到達當地後發現一切都是多慮了，遇到很多朋友友善地協助我融入當地生活，不論是生活上或是各種聚會總是一同邀約，讓我感受到友好的熱情。

走過許多國家後，更喜歡用城市來作為欣賞一個地方的角度，同一個國家不同的城市也有著各自的特色，我想那是因為豐富的文化習俗傳統有被重視且保存沿襲至今，但同時兼容著便利的科技。不同城市的建築有的繽紛童趣、有的莊嚴高貴，很多城市都有老城區將過去十三世紀或更古老的建築完好保存，在這些建築上可以看到歐洲的分裂融合，可以看到文化的繁衍與背後含意，像是根特著名的鐘樓上有著意義非凡的金龍雕像，傳說這隻龍本來一開始出現在挪威戰船的船首，隨著船征戰多年後，挪威國王把龍留給了伊斯坦堡國王，最後輾轉移到布魯日，因派系之爭金龍再度被搶奪，最後被稱為自由派的派系搶贏，並搬至根特鐘樓頂端，從此象徵自由與力量，保護居民至今。而這著名的根特雕像也是全球有名的啤酒Gulden Draak的由來。除了建築的保存外，幾百年的傳統節日活動也都保存得相當完善，班什狂歡節、巨人節、拋貓節...，節日活動有趣且讓傳統的文化不被遺忘，不只讓居民更讓遊客瞭解他們的歷史。【全文完】

 
 
 

Utilizing Microcavity Enhanced Radiative Transition to Realize High Efficiency Orange-to-Red TADF Organic Light emitting Devices

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

Since the pioneering introduction of TADF emitters, considerable progresses have been made in EQEs of blue and green TADF OLEDs. In contrast, the development of high-efficiency orange-to-red TADF OLEDs remains far behind(with EQE of only up to 17.5%), mainly associated with numerous strict and sometimes even conflicted requirements, e.g., strong radiative transition rate and high FPLs and yet also small DEST, which may be even more difficult for orange-to-red emitters (or long-wavelength emitters in general) generally suffering the increasing non-radiative internal conversion process governed by the energy gap law. In our study, we show that the optical microcavity effect could provide an additional/independent approach for boosting the radiative transition rates/emission quantum yields of TADF emitters in devices, and thus strict and conflicted material design requirements for effective TADF emitters may be relaxed and even materials initially with non-perfect properties (e.g. <100% FPLs) may be turned into highly useful for efficient devices. By embedding appropriate and strong enough optical microcavity structure in the orange-to-red TADF OLEDs, the radiative fluorescence transition rate is found to increase by a Purcell factor of up to 1.7 and increase the less than ideal PLQY (internal quantum efficiency) of an orange-to-red TADF emitter by ~20% in the device configuration. As a result, very high EQE of up to 30% was realized for orange-to-red OLEDs for the first time, making it comparable to state-of-the-art blue and green TADF OLEDs.

Fig. 1. Achieving very high external quantum efficiencies for orange-to-red TADF OLEDs.

 
     
 
 
論文題目：超高增益石墨烯光感測元件

姓名：張博涵   指導教授：吳志毅教授

 

摘要

本研究中，我們以結合石墨烯(graphene)與半導體吸光材料之異質結構(heterostructures)作為光感測器(photodetectors)之通道及主動層(active layers)，藉由photogating effect實現超高之光導增益(photoconductive gain)及響應率(responsivity)。圖一為具有石墨烯/鈣鈦礦(perovskite)異質結構之光感測元件示意圖，我們使用序列分層式氣相沉積法(sequential vapor deposition)成功地於石墨烯上製作出厚度均勻且緻密之鈣鈦礦薄膜；因石墨烯與鈣鈦礦間之功函數(work function)差異，使得兩者之介面存在一內建電場，光被鈣鈦礦吸收後產生之激子(excitons)擴散至該介面時被分離，電洞轉移至石墨烯，電子則被捕捉在鈣鈦礦層內(如圖二中之插圖所示，即所謂的photogating effect)。由圖二可以發現具指叉電極並沉積鈣鈦礦後之石墨烯電晶體，其轉移曲線(transfer curves)照光後電荷中性點(charge neutrality point)明顯的向右移動，代表鈣鈦礦內之光電洞轉移至石墨烯內；此外，石墨烯內之光電洞具極高之遷移率(mobility)，可於自己的複合生命期(recombination lifetime)內快速循環，在外部產生大量的光電流，最終，石墨烯/鈣鈦礦光感測器於弱光(~130 nW/cm2)照射下實現~107 A/W之響應率以及~1015 Jones之偵測率(detectivity)。

參考文獻：Chang, P.-H. et al. Ultrahigh Responsivity and Detectivity Graphene–Perovskite Hybrid Phototransistors by Sequential Vapor Deposition. Sci. Rep. 7, 46281 (2017)

圖一、石墨烯/鈣鈦礦複合光感測元件結構示意圖。插圖為元件之光學顯微鏡影像。

圖二、石墨烯/鈣鈦礦複合光感測元件於不同入射光強度下之轉移曲線。插圖為photogating effect示意圖。

 
 
 

— 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 —

高解析度應力成像

應力對於調制半導體材料中光電與電子特性是眾所皆知及普遍的方法。例如：應力可以將間接能隙的半導體轉換為具有強烈增強輻射效率的直接能隙材料，也可以修改半導體的電子能帶結構，將激子(exciton)匯集到小區域中以形成激子冷凝物。然而，為了更全面地了解應力對半導體特性的影響，尤其是2D材料，需要一種表現高解析度、非侵入式之應力成像技術。

現在，來自維也納科技大學的Lukas Mennel和其同事完成了這一項工作，開發了基於二次諧波產生（SHG）的次微米解析的應力偵測技術（Nat. Commun. 9, 516; 2018）。SHG是一種非線性光學過程，其中兩個具有相同頻率ω的光子結合成兩倍頻率的單光子（如圖一）。研究人員藉由光學微影所定義的結構上獲得MoS2單層薄片的應力圖（如圖二，其中比例尺為1 μm），展示了他們所開發方法的驗證能力。

 
圖一、MoS2中的二次諧波產生的過程
圖 二、MoS2單層薄片的應力圖

在原理驗證實驗中，奧地利研究群選擇了單層MoS2，因為它可以承受大於10％的高應力。首先，將MoS2薄片機械式剝離並轉移到彈性基板上。然後藉由使用兩點彎曲方法(如圖三)來施加不同程度的單軸應力，以及測量極化分辨的SHG信號來決定樣品的光彈張量(photoelastic tensor)。

 

圖三、兩點彎曲方法

圖四、極化分辨的SHG信號與樣品的光彈張量

由於單層MoS2具有三角稜柱D3h晶格對稱性，2D光彈張量有12個非零元素，其中只有兩個獨立元素，可以藉由擬合在不同已知應力程度下的SHG強度來決定。在實驗中，發現兩個獨立的元素可以透過線性關係來連結。這種關係簡化了非線性擬合過程，以及使得來自單層MoS2之應力的可測量極化分辨SHG數據具有精確擬合特性。在擷取這些參數後，研究人員使用SHG光譜可以局部偵測單層MoS2樣品中的非均勻應力場分布。

為了進行SHG測量，透過放大率100倍的共焦物鏡（數值孔徑為0.9）將來自鈦藍寶石(Ti:sapphire)雷射的脈衝（脈衝週期為200 fs，重複頻率為76 MHz）發送至樣本。而波長調制到800 nm，其對應值低於MoS2的能隙。

採用挑選與置放技術，將機械式剝離的MoS2單層薄片轉移到Si/SiO2基板上115 nm高的光學微影所定義的結構上（如圖二，內圖所示）。在轉移技術中施加的力導致MoS2被非平坦表面拉緊。產生的局部單軸應力被量測而繪製成向量分布（如圖二）。基板上的污染物也會造成了MoS2的受應力區域分布（如圖二，右下角所示）。應力成像的空間解析度為280 nm。

 

參考資料：

[1] Noriaki Horiuchi, High-resolution strain imaging, Nature Photonics 12, 193 (2018)
 https://www.nature.com/articles/s41566-018-0142-3

DOI: 10.1038/s41566-018-0142-3

[2] Lukas Mennel, Marco M. Furchi, Stefan Wachter, Matthias Paur, Dmitry K. Polyushkin & Thomas Mueller, Optical imaging of strain in two-dimensional crystals, Nature Comm. 9, Article number: 516 (2018)

https://www.nature.com/articles/s41467-018-02830-y

DOI: 10.1038/s41467-018-02830-y
   
 
 
 
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