本所教师指导硕、博士生荣获以下各奖项，特此恭贺！

本所10月份演讲公告：

～ 2024 暑期大学生光电营 花絮报导 ～

（时间：2024年8月12日至14日；地点：台湾大学电机二馆）

花絮整理：简璟

台大光电所每年暑假都会举办为期三天的营队，期使相关科系大学生了解本所研究，进而成为光电领域的一分子。今年的光电营于8月12日至8月14日在电机二馆229教室举办，首先由吴育任所长讲解光电相关产业的现状及未来发展方向，并引导学员们思索各自感兴趣的光电研究方向。第一场演讲课由李翔杰教授带领，探讨生医光电技术及其产业发展。李教授介绍了光电在医学上的卓越贡献，包括非破坏性三维断层检测技术于高速工业检测的应用、光学同调断层扫描术及血管摄影于癌前病变的早期诊断、微小型或手持光学成像系统的研究、非侵入式生物光学成像技术、智能影像分析算法的开发，以及多任务高效能成像引擎与边缘运算的应用。

接着，林晃岩教授透过「XR显示技术与元宇宙应用」讲座，让学生省思到未来将会不断发明出更廉价的新方法，协助人们体验本身能力无法实现的体验，且只有国民可以享受新方法的时候，才能成为时代的特征，因为这些发明的目标对象是普通人，而不是特权阶级。这些方法可以帮那些没有空出门、或不得不留在家中的人，提供有如真实世界般的旅行体验。在他们微不足道的世界之外开启崭新的世界，透过内省以获得信息，不断扩大产生共鸣与兴趣的领域。

首日下午的课程安排皆为实验课程。学员们藉由林晃岩教授「沉浸式剧场与VR仿真系统」，感受到虚拟与现实交融的奇妙效果。沉浸式剧场的表演将观众完全带入故事情境，而VR仿真系统更进一步提供了全方位的感官刺激，使人有身临其境的感觉。令大家印象最深的是角色互动的真实感，以环境变化带来的体验，显示了科技如何改变我们对剧场和娱乐的理解，沉浸式剧场与VR仿真系统的真实感，为未来创造了无限的可能性。

李翔杰教授的「三维光学成像技术体验」，则让大家得以深入观察皮肤的细微结构，提供比肉眼更清晰的图像。李教授讲解完应用原理后，大家依序排队体验了手持式皮肤检测仪。手持式检测仪的优点是操作简单，扫描速度快，结果实时呈现。这样的技术应用在皮肤健康监测上，能够及早发现潜在问题，提供更精准的诊断。许多学员对于这项技术的精确度和实用性印象深刻，认为它在皮肤科和美容领域有着广泛的应用前景。

另外，黄定洧教授于「多视域光学薄膜与影像之设计制作」这堂课上，教导学员如何利用光学薄膜来创造不同视角的影像效果。这种设计不仅在材料的选择上极具挑战性，还要求对光学原理有深入理解。制作过程中，光线的折射与反射被巧妙地运用，使得观察者从不同角度能够看到不同的影像，这种效果令人惊艳；亦加深了学员们对光学应用的理解，甚至感受到这种技术在未来显示技术和安全防伪领域的巨大潜力。

而隔天的核心课程「Micro LED and Micro Display Technology」、「现代黑科技—氮化镓功率半导体」分别由林建中教授及黄建璋教授主讲，他们以浅显易懂的方式，将这些关键技术介绍给参加者，使学员们得以深入了解光电技术的前瞻发展。

Micro LED技术作为未来显示器领域的关键技术，具备高亮度、低功耗、长寿命和高分辨率的优势。在课堂上，林教授除了基本的技术介绍外，还强调Micro LED相较于传统的OLED和LCD技术，拥有更高的效率和显色能力，尤其在微型显示（micro display）领域的优势更加明显。可应用在AR和VR装置，满足这些场景中对高亮度、低延迟和高分辨率的苛刻要求。

在课程中，林教授还提到了EUV光刻系统（Extreme Ultraviolet Lithography System）在Micro LED制程中如何使LED效率大幅提升，并支持更精细的制程，这对于Micro LED的进一步微型化至关重要。此外，他还介绍了砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）材料在3D感测和其它高端应用中的潜力，特别是在未来的智能穿戴设备中，这些材料将与GaN一起引领显示技术的新方向。

在黄建璋教授的课程中，他深入浅出地介绍了氮化镓功率半导体与量子点技术的最新发展及应用潜力。黄教授强调，氮化镓（GaN）功率半导体因其优异的高频、高温性能，正广泛应用于5G、电动车及太阳能等领域，相比传统硅基半导体，氮化镓在提高能源效率上有显著优势。而在量子点技术方面，黄教授详细说明了其在显示技术、医疗成像等领域的应用，特别是量子点在显色性及亮度上的突破，为显示器带来了更真实的视觉体验。

黄教授不仅分享了技术本身的进展，也讨论了未来两者结合的可能性，尤其是在能源管理及显示领域的创新应用。教授跟我们分析了许多产业界的关键技术，以及趋势发展，让学员更清楚地认识到这些前瞻技术如何改变我们的生活，也对于未来科技业的发展更有概念及想法。

延续上午的课程主题，下午学员们由吴育任所长领队，搭车前往位于竹南的镎创显示科技公司进行企业参访。即使学员们由于行程紧凑而略显疲惫，但一路上大家都相当期待。抵达镎创后，吴志凌副处长率先概述当今显示和光学科技潮流，接着说明自家公司重点发展的技术；在最后的Ｑ＆Ａ环节，学员们与主持人互动良好，甚至抛出相当有趣的提问，在在展现对光学显示产业的浓厚兴趣。

这次的课程设计与企业参访为学员们提供了一个难得的机会，无论是Micro LED技术还是相关的产业现况，这些经验不仅开拓了他们的视野，也让他们对未来科技世界充满了无限的想象，成为他们未来学习和探索的宝贵资源。

第三天的课程以演讲课为主。蔡睿哲教授于「波导与激光」讲解的波导概念，使学员们能够将大学阶段所学的近代物理知识与波导技术有效衔接，不仅填补了他们原先在考试准备过程中可能忽略的知识空白，也使他们更能掌握波导的基本原理及其在激光技术中的应用，相信这对学员们未来在相关领域的研究和工作都具有重要意义。

而吴肇欣教授主讲的「先进半导体激光应用与未来前景」，则让大家对半导体行业的未来发展有全面的认识。随着现代电子设备的不断小型化，半导体组件的尺寸要求也随之减小，这使得半导体制造流程对效率、速度以及操作精度的要求越来越高。在这样的背景下，激光加工技术因其卓越的精度和稳定性，在半导体行业中得到了广泛应用。这不仅提升了制造工艺的效率，也推动了半导体技术的持续进步和创新。透过学习这些先进技术，学员们能够更了解未来技术发展的趋势，并为进一步的研究和实践奠定坚实的基础。

在营期中，学员们参与了多种交互式的工作坊，进一步实践所学知识，并与业界专家进行深入的讨论和交流。这些经历不仅增强了他们的实际操作能力，也让他们体会到团队合作的重要性。最后一天，学员们进行了实验室参观，深入了解不同研究主题的进展和应用，这不仅拓宽了他们的视野，也增强了他们对光电领域的兴趣。随后，各小队展示了他们的学习成果，由光电所的老师们对报告进行评分并公布了前三名的小队。最后，所有参与者共同拍摄大合照，为这次富有收获的光电营画下圆满的句号。

Graphene-All-Around Cobalt Interconnect with a Back-End-of-Line Compatible Process

Professor Chih-I Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 吴志毅教授

The continuous scaling of semiconductor devices has enabled the integration of increasing numbers of transistors on a single chip, leading to higher performance and functionality.1 Copper (Cu) interconnects have been widely used in the semiconductor industry due to their excellent electrical conductivity and low resistivity. However, as the size of the devices continues to shrink, the interconnects that connect the transistors and other components face significant challenges. To overcome these challenges Co interconnects are considered to be promising candidates for future interconnects in advanced technology nodes.

The graphene-all-around (GAA) structure has been verified to grow directly at 380 °C using hot-wire chemical vapor deposition, within the thermal budget of the back end of the line (BEOL), as shown in Fig. 1. The cobalt (Co) interconnects with the GAA structure have demonstrated a 10.8% increase in current density, a 27% reduction in resistance, and a 36 times longer electromigration lifetime. X-ray photoelectron spectroscopy and density functional theory calculations have revealed the presence of bonding between carbon and Co, which makes the Co atom more stable to resist external forces. The Co interconnect within the GAA structure (Fig. 2) exhibits enhanced electrical properties and reliability, which indicates compatibility applications as next-generation interconnect materials in CMOS BEOL.

Publish:

Kuo, C. Y., Zhu, J. H., Chiu, Y. P., Ni, I. C., Chen, M. H., Wu, Y. R., & Wu, C. I. (2024). Graphene-All-Around Cobalt Interconnect with a Back-End-of-Line Compatible Process. Nano Letters, 24(6), 2102-2109.

— 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、黄茂恺 —

高效红外成像

高Q值之硅共振器中红外光至可见光的高效非线性转换正在为红外成像、感测和通讯创造新的机遇（G. Sanderson et al. J. Opt. 26, 065505; 2024）。

Gabriel Sanderson和来自诺丁汉Trent大学（Nottingham Trent University）与诺丁汉大学（University of Nottingham）的团队，共同设计并测试了支持红外光范围内准束缚态（bound states in the continuum, BIC）模态的硅圆盘共振器。

该团队在石英基板上制作了一组硅奈米圆盘，半径范围为205到500 nm，高度为550 nm。

这些硅结构对于线性偏振的信号光束（波长约为1,400–1,800 nm）支持准束缚态的磁四极子模态（quadrupole mode），对于方位偏振的泵浦光束（波长约为800–1,200 nm）则支持准束缚态的磁十六极子模态（hexadecapole mode）。

重要的是，这些束缚态模态显著提升了非线性四波混频（four-wave mixing, FWM）过程的效率，其中红外泵浦光子和信号光子混合，生成一个频率为w_i = 2w_p − w_s的可见闲（idler）频光束。

该团队利用这种交互作用实现了一个点扫描红外光成像系统，能够进行红外光至可见光的转换（如图一）。值得注意的是，FWM过程对泵浦光束功率的二次依赖性意味着该成像系统可以在较低的信号功率下运行（仅1 mW），这在其它非线性成像方案（如三次谐波产生(THG)）中是难以实现的。

团队的实验显示，FWM转换效率（定义为生成的FWM功率与输入信号功率的比值）为7.1 x 10^–7。