本所碩士生李哲銓、張鈞維參加「2023 International Conference on Semiconductor Technology for Ultra Large Scale Integrated Circuits and Thin Film Transistors Ⅷ 」，榮獲「Best Poster Presentation Award - 1^st Place」，特此恭賀！

～ 教育部前瞻顯示科技與跨領域人才培育計畫在 Touch Taiwan 2023 的成果展 ～

（時間：112年4月19日至21日；地點：臺北南港展覽館）

整理：林晃巖教授

為鼓勵大學培育前瞻顯示科技與跨領域應用人才，接軌投入相關或新興產業發展，教育部自110年起推動「前瞻顯示科技與跨領域人才培育計畫」，委託國立臺灣大學光電工程學研究所林晃巖教授成立與主持總計畫辦公室，第一期計畫為期兩（110-111）年，已建立3個前瞻顯示科技校園示範場域，並成立4個前瞻顯示科技與跨領域應用教學聯盟，完成96件以新技術或實作課程為主的課程模組教材，除帶領學生了解基本原理與進行實作外，並透過在3個示範場域的課內外實施，提供跨領域師生以新興顯示科技結合戲劇或美術之藝術展演創作、精準運動訓練與球類賽事轉播等多元的育樂學習，已有超過學生7,297人次受惠。^[1]

本次（第二年度）計畫成果展是第二次參加由台灣顯示器產業聯合總會（TDUA）舉辦的台灣觸控顯示展（Touch Taiwan），教育部委託總計畫辦公室規劃策展，共有18所大學校院師生團隊共同參與，展出前瞻顯示科技校園示範場域及跨校教學聯盟等二大分項計畫之推動成果。

展示會場的一大特色是透過VR模擬系統，利用3D建模技術，將在3個校園示範場域中的沉浸式展演作品與運動訓練成果，帶到南港展覽館4樓的展覽會場中，運用VR頭盔設備讓參觀民眾能身歷其境地體驗，包括：臺灣大學戲劇系學生共同創作，臺大未來展演場（實驗劇場）的沉浸式定目作品「動物狂歡節」；在臺灣師範大學美術館展出，結合科技與藝術的「林玉山的紙上花園」。此外，成功大學運用360度全景攝影與結合綠幕的動態立體捕捉技術，也在現場展示平日在學校體育館捕捉學生上課或運動員訓練，透過智慧影像擷取與智慧顯示回放、提升精進學生學習或運動員戰術技巧的應用情境。透過Unity的軟體引擎運作，現場觀眾也可以與臺大學生創作的「夢中夢」沉浸式作品進行動態互動！VR模擬系統是計畫辦公室因應沉浸式作品之內容編輯創作、成果彙整、異地展示與異地互動等發展需求，協助計畫團隊所開發的系統，充分發揮前瞻顯示科技提升沉浸式創作教學、沉浸式場域與展演藝術產業等之具體效益。

在跨校教學聯盟的部分，臺北醫學大學教學聯盟發展虛擬實境在「智慧醫療與健康照護」的應用，現場展出「應用於中風偏癱患者手部復健的擴增實境鏡像治療復健軟體開發」課程模組，將手部動作軌跡以AI演算法融入VR及AR，模擬鏡像治療中風復健；國立陽明交通大學教學聯盟則著重推動前瞻智慧顯示暨感測領域，展出「光電半導體元件」課程模組，介紹半導體發光元件的基本理論與實作，建立光電半導體元件製程技術的核心能力。臺北醫學大學教學聯盟與臺灣科技大學教學聯盟，也分別運用VR模擬系統展示在臺大未來展演場所展出的沉浸式「元心流」與「聲光共感」作品，展現校園示範場域及跨校教學聯盟等二大分項計畫之交流成果，體現教學與場域實證的相輔相成！^[1]

今（112）年Touch Taiwan系列展期為4月19日至21日在臺北南港展覽館一館4樓展出，匯聚總計來自10國家，295家廠商，使用862個攤位，吸引28,692海內外參觀者前來，展覽期間大會還舉辦了20場主題論壇及發表會，邀請143位講師，論壇參與者達2,225人，為產業打造一個國際級跨領域交流合作平台。^[2]

教育部「前瞻顯示科技與跨領域人才培育計畫」成果展，開幕當日除獲電子媒體新聞稿^[3]露出外，並有行政院吳政忠政委、經濟部王美花部長、文化部李連權次長、中央研究院院士吳詩聰教授（美國中央佛羅里達大學）、台灣顯示器產業聯合總會TDUA柯富仁理事長（友達總經理）、TDMDA陳伯綸理事長（英特盛董事長）等多位重量級貴賓親臨展示攤位觀賞成果。在展覽期間，國科會、資策會、台灣虛擬及擴增實境產業協會、和碩聯合科技公司等多家公私部門皆有多人駐足參訪與體驗，對於計畫成效達到外溢效果。^[2]

[1] 《顯示科技培育人才起步─前瞻顯示科技與跨領域人才培育計畫成果展》
（https://www.edu.tw/News_Content.aspx?state=F5D336F102ACBC68&s=FB5136C9E92A32F5&sms=169B8E91BB75571F）
[2] 《前瞻顯示科技研發與人才培育計畫2023年4月月報》
[3] 《顯示科技培育人才起步 前瞻顯示科技與跨領域人才培育計畫成果展》
（https://www.storm.mg/localarticle/4778094?mode=whole）

～ 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 張堯棟

歐洲見聞

難得來到歐洲，周遊列國也是必須的，這也是來歐洲最大的好處之一，因為歐盟的關係加上各國都是相連的，交通方式相當多元，許多國家可以藉由公車或火車抵達，不用過海關，手續非常簡單，也讓出遊障礙降低許多。即使要坐飛機，也有廉航，使得旅行成本大幅降低，出國的機票甚至比台灣高鐵還便宜。比如有次，楷文偶然發現來回羅馬的機票只要台幣1000元，我們就立刻下訂，來了一場說走就走的旅行。由於學期中課業繁忙，我們上下學期只有復活節、聖誕節這種長假會撥出大約一周去鄰國出遊（如法、荷、英），因此我是等到六月底畢業後才開始連續跨國旅行。（不過把所有課業、口試全壓在六月結束挺累的，而且還有不能被當的壓力。）

根特的下學期考試都在五月底到六月底之間，口試則是六月三十日，我們在口試隔天馬上就去了德國黑森林旅遊，之後我們三人的行程開始有些不同。我是從七月一日一直玩到八月十五日，幾乎沒休息、紮紮實實的四十五天，共遊歷了九個國家，行程遍及南法、德、西、葡、奧、匈、捷、義、盧、比。連續玩四十五天乍聽之下十分夢幻，但我還是建議要留一些空白，結束一至兩個國家的行程後，休息一下再繼續玩。畢竟在五、六月時，每周都有一科期末考，再加上project和論文、口試等，我持續兩個月每天早上九點前起床、兩點後睡覺的高壓力生活，這時最需要的還是睡眠，而不是旅遊。旅遊需要配合行程，加上還是會有什麼都想看的心態，因此行程的密度也會很高，就這樣累積了很多個月的疲倦感，在旅遊當下很多次後悔自己為什麼要虐待自己。雖然事後來看，一切的安排都是最好的安排，如果不排得這麼緊，之後也不會有時間安排實習；在旅遊地當下很多時候都很想在家躺平，但是後來回想都是非常非常美好的回憶，且在不同國家體驗到的文化、欣賞的美景美食，遇到無論好或壞的人事物，都是一輩子最珍貴的回憶。【全文完】

撰文：光電所碩士班 陳楷文

歐洲見聞

歐洲是一個富有歷史、文化和多樣性的大陸。在比利時生活了一年，我深深體會到歐洲這個地區的獨特魅力和豐富多彩的景觀。透過這篇文章，我想分享我在歐洲就學、生活、旅行中所見所聞的一些精彩瞬間。

在學習研究上，我認識了光電（矽光子）更多研究的方向以及興趣，在與自己不同環境下成長的同學相處中探索到看待同一件事物的不同可能性。在根特大學的一年研究生涯中，不僅使我在學術上進步了很多，更多的是提升了研究的嚴謹性或是思考的多元化。舉凡教授們上課的方法、領導研究生思考的步驟、學生參與課堂的活躍程度，以及如何在有限的時間內完成一篇研究論文等，都讓我受益匪淺。

在歐洲日常生活上，我更加地體會了如何從陌生的環境一點一滴地建立起熟悉的生活模式。從一開始的不習慣當地語言、與台灣不同的氣候、歐洲行政效率的慢條斯理、每天自己下廚，到在煩悶的讀書生活中重新培養興趣，踏出自己的舒適圈。歐洲生活的慢步調是需要時間的累積去習慣的。相較於高樓大廈環繞的都市生活，歐洲的生活模式會是我嚮往的未來生活。

在歐洲各國旅行的途中，我才意識到自己所了解的世界是有多麼渺小。徜徉在古蹟之中更能領悟到還有更多的地方值得我們去追尋。我在義大利被美食、歷史和文化懾服。我在羅馬參觀了古羅馬遺址，被這些壯觀的建築和遺跡深深震撼。我造訪了法國的巴黎，這座浪漫之都給我留下了深刻的印象。在羅浮宮，我欣賞了眾多世界知名的藝術品，如《蒙娜麗莎》和《自由引導人民》。我還漫步在香榭麗舍大道，感受這個時尚與奢華交會的地方。在挪威的峽灣地區，我遊覽了峽灣和峰峽的絕美風景，感受到了大自然的恩賜。在冰島的冰川和火山，我感受到了大自然的力量和威嚴，也深深體會到了人類在這個脆弱而偉大的世界中的渺小。

最後，我想謝謝一年半前的自己願意鼓起勇氣投下EMSP申請表，踏上一段探索自己的旅程。我也推薦同學們若是覺得自己的生活過得太安逸，不妨可以參加EMSP雙學位計畫，挑戰自己的極限，到這個世界闖一闖。

四月底左右我收到了根特大學Photonics Engineering的PhD offer，將在2023年9月份回到根特繼續攻讀矽光子的博士學位。未來若有同學對於EMSP或是根特大學PhD有任何疑問，也歡迎與我聯繫（LinkedIn: Kai-Wen (Kevin) Chen）。【全文完】

撰文：光電所碩士班 黃喻農

歐洲見聞

在歐洲工作，與台灣不一樣的是，雖然以電機工程類來說普遍還是台灣薪水比較多，但相對的工作時數也長很多。我認為歐洲人對工作的態度就是work for life，聽說工作太久，老闆反而會覺得你很奇怪，我覺得在work life balance上，在歐洲能夠做到比較好的平衡。

關於罷工，這件事對他們來說是再平常也不過的事了，但我每次遇到還是會覺得很麻煩，平常只要一個小時就到得了的地方，最後卻要花兩到三小時才到。甚至有一次，很期待能夠搭著廉航去瑞典玩，在出發前一天被告知罷工延長時間，於是航班被取消，令人措手不及，只好摸摸鼻子黯然接受。

關於商店的營業時間，這大概是在亞洲待太習慣，來到歐洲會覺得最不方便的事情了，普遍的商店營業時間都到六點或七點而已，至於假日，尤其是星期天基本上是不營業的，雖然聽說過原因來自於基督教或天主教的信仰，星期天是休息日。但是我有時候仍會納悶，假日不是很多上班族才會有空出來逛街的時候嗎？應該這時候最可以賺錢才對。

關於廁所要收費，這算是我剛來到根特遇到的第一件衝擊。我記得我與室友去吃麥當勞，而當我們點完餐要去上廁所，竟然看到一位阿姨坐在門口，那時候的我們沒多想就走了進去，結果她開始大叫說需要付錢，我們才意識到這一件事。在歐洲，普遍來說廁所都需要付個1歐左右，很有使用者付費的概念。

另外我發現，歐洲人普遍來說閱讀的比例很高，常常能看到在火車上、公園裡、咖啡店裡，拿著一本書在閱讀的人們，相當有趣。

來到歐洲，覺得最不一樣的事是很輕易就能夠出國。待在比利時的根特，去法國北邊的大城市里爾只要搭火車一個小時、去荷蘭的阿姆斯特丹大概三個小時、去德國科隆大約需要四個小時，這是待在台灣很難想像的事。只要有假期而時間上也允許，旅遊絕對是參加這個計畫中最期待的一件事。在這一年來，我去了柏林、巴黎、倫敦等，其中我想要分享的是去南法的亞維儂以及其他周圍城市的行程，那個時候亞維儂有藝術節，整座城市超級熱鬧，各種的劇場表演、藝術表演的宣傳海報鋪天蓋地，散落與公布在各個角落，而街上也有很多街頭藝人的表演，讓人沈浸其中。而南法其他的城市則是令人覺得非常悠閒，真的很有想像中的南法風情，是很適合放鬆度假的好地方。最後想要分享的是在歐洲旅遊，很多地方沒有亞洲安全，聽到很多人在倫敦手機被偷、在西班牙被偷鞋子、錢包被扒、在巴黎被翻口袋等的事情，這一點真的是在旅遊的時候要多加小心！【全文完】

Fully electromagnetic wave optic simulation and analyses of the cross-scale reflective 3D emissive pixel configuration for displays

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

To enhance optical out-coupling and power efficiency of light-emitting diode displays, a reflective three-dimensional (3D) pixel structure had been reported previously. The multi-scale optical simulation combining wave and ray optics used for optical modeling of such cross-scale structures in the previous work, although more effective in computing time and resources, was not able to treat all detailed emission properties. In our study, by reducing the computing load to a feasible scale via refining the meshing, symmetry simplification and a few other strategies, we successfully conducted the full electromagnetic wave optics simulation of the cross-scale 3D light-emitting pixel structure and used it to treat all detailed emission properties (either spectrally integrated or wavelength resolved). The reported simulation approach and strategy shall provide a useful guide for handling similar cross-scale numerical electromagnetic wave optics simulation.

MoS₂ as Effective Cu Diffusion Barriers with Back-End Compatible Process

Professor Chih-I Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 吳志毅教授

The previous researches showed that MoS₂ growth methods, such as high temperature CVD and Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition (PECVD), need transfer process and also not BEOL compatible temperature. In this work, a novel MoS₂ synthesis process which includes the advantages of thermal budget and direct growth was proposed. The experimental equipment set up as a new process synthesis MoS₂ schematic was shown in Fig. 1. The Transmission Electron Microscopy (TEM) image also showed the 3~4 layers of MoS₂ (~2 nm thick) since the pre-deposition metal film was three layer of Mo atoms (Fig. 2b).

The diffusion barrier property of MoS₂ was measured by Time-Dependent Dielectric Breakdown (TDDB), and evaluated by time-to-fail with a probability of 50% (TTF50%). Fig. 3. shows the cumulative distribution of t_BD, with the condition of without barriers, with 3nm Ta barriers and 3nm MoS₂ barrier in the capacitance structure. With the addition of the MoS₂ barrier, the TTF50% was apparently enhanced from 15 to 26 s at 8 MV/cm, from 38 to 117 s at 7 MV/cm, from 111 to 482 s at 6 MV/cm, and from 373 s to 2392 s at 5 MV/cm, showing the significant improvement in device lifetime at low field. Also, compared with the same thickness of Ta barrier, the MoS₂ obviously has better anti-diffuse ability.

The E-model and 1/E-model are often referred to as the upper bound and lower bound of the prediction range (Fig. 4). The lifetime at the normal operating field (defined at 0.5 MV/cm) was increased by 45.2x (E-model) or 1014x (1/E model) times with the MoS₂ barrier. Since the general device operating temperature may be higher than 80°C, it was necessary to confirm MoS₂ barrier layer still have its lifetime advantage under high operating temperature. Here, we take TDDB measurement at constant field (6 MV/cm), varying from 25°C, 50°C, 75°C and 100°C, respectively. Fig. 3c shows the TDDB measurement under various temperatures, and it can be observed that t_BD shows decreased trend with raised temperature. In spite of this trend, MoS₂ still maintains excellent barrier ability. MoS₂ synthesis via MW-PECVD showed the great compatibility of BEOL.; Furthermore, we measure TDDB under various electric field and temperature, the results reveal that MoS₂ has great barrier layer property.

論文題目：三五族合金之侷限效應與二硫化鉬鎢隨機合金之能帶計算

姓名：蔡宗印   指導教授：吳育任教授

摘要

過去的文獻指出合金擾動會影響三族氮化物合金的電子特性，但對常見的三五族半導體合金影響卻不高。為了去研究合金擾動在三五族半導體合金的影響，三維的隨機擾動合金地圖被採用在我們的模型中，並且使用了Localization landscape理論與薛丁格模型來探討載子在三五族半導體合金的行為。我們藉由Localization landscape模型計算出載子實際看到的等效的量子位能分佈。結果顯示常見的三五族半導體合金中看起來非常平坦，而在三族氮化物合金位能的擾動卻很明顯。最後我們藉由標準差來量化位能擾動的程度。再者我們利用了薛丁格模型來計算波函數的分佈。在銦比例為三十個百分比的氮化銦鎵，電洞基態的機率密度分佈看起來被侷限在一些特定的區域。最後我利用參與比例與侷限長度來量化載子波函數的局限程度。除此之外這個論文還使用了全s、p與d軌域的緊密束縛模型來計算單層與扶手椅邊緣的奈米帶的二硫化鉬鎢合金。我們採用了隨機合金地圖在緊密束縛模型中來探討隨機合金地圖的大小與考慮的隨機地圖數目對結果影響。再者我們分析了二硫化鉬鎢合金單層與扶手椅 邊緣的奈米帶的電子特性，例如狀態密度、軌域分佈、等效質量與能隙等等。 圖一、In0.3Ga0.7N（三族氮化物代表）與In0.3Ga0.7As（常見三五族半導體代表）的導電帶與價電帶等效量子位能分布圖。其中1/uc與1/uv代表電子與電洞看見的等效量子位能。 圖二、單層二硫化鉬鎢合金的狀態密度等效質量(mdos)隨著鉬成分的變化。其中me,dos 與mh,dos 分別表示電子與電洞的狀態密度等效質量。誤差條表示不同隨機地圖的均方根誤差。

— 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、林珈慶 —

雷射印刷的微電子技術

使用雷射編寫微米級金屬或半導體軌跡的能力，可以為雷射印刷微電子學打開大門，而無需在無塵室進行微影製程，也不需要高真空沉積來進行製造。

來自德國卡爾斯魯厄理工學院的科學家團隊是這項創新的幕後推手，並在《Nature Communications》期刊上發表了他們的研究成果（Yang, L. et al. Nat. Commun. 14, 1103, 2023）。研究人員證明，經由緊密聚焦的紅外或可見雷射光束，能將特別調製的水性油墨轉換成物理軌跡，並形成尺寸僅1微米的電子元件，包括電二極體、憶阻器（memristor）、十字形開關（crossbar switch）和電晶體等。

具體來說，來自鈦藍寶石雷射的780nm聚焦飛秒紅外脈衝能夠寫入鉑或銀的電導軌跡，而連續波532nm雷射光能夠寫入半導體氧化鋅（ZnO）的軌跡。鉑和銀的軌跡是在油墨內部透過多光子吸收形成的，而氧化鋅的軌跡則是在鉑軌跡下方由油墨內的電漿子單光子吸收形成的（如圖一）。寫入時間因材料而異，從銀軌跡的1cm/s到氧化鋅的100μm/s不等。

卡爾斯魯厄團隊結合兩種技術，創建重疊的軌跡，成功製造了一個1×6十字形憶阻器（如圖二），一種可以在高和低阻抗狀態之間切換的電子元件。

憶阻器是透過對裝置電極施加特定的電壓序列來控制的，從而觸發在氧化鋅層中形成或破壞銀導電絲，從而在低阻態和高阻態之間大幅改變其電阻。作者在他們的論文中評道：「我們第一代的雷射印刷憶阻器顯示出超過102的電流開關比以及高的保持性和耐久性。」

該團隊使用了一個6×6十字交換憶阻器陣列，以創建一個物理不可複製函數（physically unclonable function, PUF），類似於數字指紋用於身份驗證和認證目的的硬體安全代碼。PUF是由6×6陣列元素的讀出電流形成的。對於陣列中的26個憶阻器單元的每個進行300次讀出週期的測試顯示，PUF響應中沒有位元錯誤。

「我們的微型安全電路可以直接使用雷射印刷技術印刷到產品上，不需要事先製作晶片。」 作者解釋道：「雷射印刷不僅可以作為獨立技術使用，還可以輕鬆地與其他印刷技術（例如噴墨印刷）相結合，從而極大的擴展了電子元件添加製造的方法及可能性。」