本所教師指導碩、博士生榮獲以下各獎項，特此恭賀！

本所10月份演講公告：

～ 2024 暑期大學生光電營 花絮報導 ～

（時間：113年8月12日至14日；地點：臺灣大學電機二館）

花絮整理：簡璟

臺大光電所每年暑假都會舉辦為期三天的營隊，期使相關科系大學生瞭解本所研究，進而成為光電領域的一分子。今年的光電營於8月12日至8月14日在電機二館229教室舉辦，首先由吳育任所長講解光電相關產業的現狀及未來發展方向，並引導學員們思索各自感興趣的光電研究方向。第一場演講課由李翔傑教授帶領，探討生醫光電技術及其產業發展。李教授介紹了光電在醫學上的卓越貢獻，包括非破壞性三維斷層檢測技術於高速工業檢測的應用、光學同調斷層掃描術及血管攝影於癌前病變的早期診斷、微小型或手持光學成像系統的研究、非侵入式生物光學成像技術、智能影像分析演算法的開發，以及多工高效能成像引擎與邊緣運算的應用。

接著，林晃巖教授透過「XR顯示技術與元宇宙應用」講座，讓學生省思到未來將會不斷發明出更廉價的新方法，協助人們體驗本身能力無法實現的體驗，且只有國民可以享受新方法的時候，才能成為時代的特徵，因為這些發明的目標對象是普通人，而不是特權階級。這些方法可以幫那些沒有空出門、或不得不留在家中的人，提供有如真實世界般的旅行體驗。在他們微不足道的世界之外開啟嶄新的世界，透過內省以獲得資訊，不斷擴大產生共鳴與興趣的領域。

首日下午的課程安排皆為實驗課程。學員們藉由林晃巖教授「沉浸式劇場與VR模擬系統」，感受到虛擬與現實交融的奇妙效果。沉浸式劇場的表演將觀眾完全帶入故事情境，而VR模擬系統更進一步提供了全方位的感官刺激，使人有身臨其境的感覺。令大家印象最深的是角色互動的真實感，以環境變化帶來的體驗，顯示了科技如何改變我們對劇場和娛樂的理解，沉浸式劇場與VR模擬系統的真實感，為未來創造了無限的可能性。

李翔傑教授的「三維光學成像技術體驗」，則讓大家得以深入觀察皮膚的細微結構，提供比肉眼更清晰的圖像。李教授講解完應用原理後，大家依序排隊體驗了手持式皮膚檢測儀。手持式檢測儀的優點是操作簡單，掃描速度快，結果即時呈現。這樣的技術應用在皮膚健康監測上，能夠及早發現潛在問題，提供更精準的診斷。許多學員對於這項技術的精確度和實用性印象深刻，認為它在皮膚科和美容領域有著廣泛的應用前景。

另外，黃定洧教授於「多視域光學薄膜與影像之設計製作」這堂課上，教導學員如何利用光學薄膜來創造不同視角的影像效果。這種設計不僅在材料的選擇上極具挑戰性，還要求對光學原理有深入理解。製作過程中，光線的折射與反射被巧妙地運用，使得觀察者從不同角度能夠看到不同的影像，這種效果令人驚艷；亦加深了學員們對光學應用的理解，甚至感受到這種技術在未來顯示技術和安全防偽領域的巨大潛力。

而隔天的核心課程「Micro LED and Micro Display Technology」、「現代黑科技—氮化鎵功率半導體」分別由林建中教授及黃建璋教授主講，他們以淺顯易懂的方式，將這些關鍵技術介紹給參加者，使學員們得以深入了解光電技術的前瞻發展。

Micro LED技術作為未來顯示器領域的關鍵技術，具備高亮度、低功耗、長壽命和高解析度的優勢。在課堂上，林教授除了基本的技術介紹外，還強調Micro LED相較於傳統的OLED和LCD技術，擁有更高的效率和顯色能力，尤其在微型顯示（micro display）領域的優勢更加明顯。可應用在AR和VR裝置，滿足這些場景中對高亮度、低延遲和高解析度的苛刻要求。

在課程中，林教授還提到了EUV光刻系統（Extreme Ultraviolet Lithography System）在Micro LED製程中如何使LED效率大幅提升，並支持更精細的製程，這對於Micro LED的進一步微型化至關重要。此外，他還介紹了砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）材料在3D感測和其他高端應用中的潛力，特別是在未來的智慧穿戴設備中，這些材料將與GaN一起引領顯示技術的新方向。

在黃建璋教授的課程中，他深入淺出地介紹了氮化鎵功率半導體與量子點技術的最新發展及應用潛力。黃教授強調，氮化鎵（GaN）功率半導體因其優異的高頻、高溫性能，正廣泛應用於5G、電動車及太陽能等領域，相比傳統矽基半導體，氮化鎵在提高能源效率上有顯著優勢。而在量子點技術方面，黃教授詳細說明了其在顯示技術、醫療成像等領域的應用，特別是量子點在顯色性及亮度上的突破，為顯示器帶來了更真實的視覺體驗。

黃教授不僅分享了技術本身的進展，也討論了未來兩者結合的可能性，尤其是在能源管理及顯示領域的創新應用。教授跟我們分析了許多產業界的關鍵技術，以及趨勢發展，讓學員更清楚地認識到這些前瞻技術如何改變我們的生活，也對於未來科技業的發展更有概念及想法。

延續上午的課程主題，下午學員們由吳育任所長領隊，搭車前往位於竹南的錼創顯示科技公司進行企業參訪。即使學員們由於行程緊湊而略顯疲憊，但一路上大家都相當期待。抵達錼創後，吳志凌副處長率先概述當今顯示和光學科技潮流，接著說明自家公司重點發展的技術；在最後的Ｑ＆Ａ環節，學員們與主持人互動良好，甚至拋出相當有趣的提問，在在展現對光學顯示產業的濃厚興趣。

這次的課程設計與企業參訪為學員們提供了一個難得的機會，無論是Micro LED技術還是相關的產業現況，這些經驗不僅開拓了他們的視野，也讓他們對未來科技世界充滿了無限的想像，成為他們未來學習和探索的寶貴資源。

第三天的課程以演講課為主。蔡睿哲教授於「波導與雷射」講解的波導概念，使學員們能夠將大學階段所學的近代物理知識與波導技術有效銜接，不僅填補了他們原先在考試準備過程中可能忽略的知識空白，也使他們更能掌握波導的基本原理及其在雷射技術中的應用，相信這對學員們未來在相關領域的研究和工作都具有重要意義。

而吳肇欣教授主講的「先進半導體雷射應用與未來前景」，則讓大家對半導體行業的未來發展有全面的認識。隨著現代電子設備的不斷小型化，半導體元件的尺寸要求也隨之減小，這使得半導體製造流程對效率、速度以及操作精度的要求越來越高。在這樣的背景下，雷射加工技術因其卓越的精度和穩定性，在半導體行業中得到了廣泛應用。這不僅提升了製造工藝的效率，也推動了半導體技術的持續進步和創新。透過學習這些先進技術，學員們能夠更了解未來技術發展的趨勢，並為進一步的研究和實踐奠定堅實的基礎。

在營期中，學員們參與了多種互動式的工作坊，進一步實踐所學知識，並與業界專家進行深入的討論和交流。這些經歷不僅增強了他們的實際操作能力，也讓他們體會到團隊合作的重要性。最後一天，學員們進行了實驗室參觀，深入了解不同研究主題的進展和應用，這不僅拓寬了他們的視野，也增強了他們對光電領域的興趣。隨後，各小隊展示了他們的學習成果，由光電所的老師們對報告進行評分並公布了前三名的小隊。最後，所有參與者共同拍攝大合照，為這次富有收穫的光電營畫下圓滿的句號。

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

臺灣大學光電所 吳志毅教授

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.

— 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、黃茂愷 —

高效紅外成像

高Q值之矽共振器中紅外光至可見光的高效非線性轉換正在為紅外成像、感測和通訊創造新的機遇（G. Sanderson et al. J. Opt. 26, 065505; 2024）。

Gabriel Sanderson和來自諾丁漢Trent大學（Nottingham Trent University）與諾丁漢大學（University of Nottingham）的團隊，共同設計並測試了支持紅外光範圍內準束縛態（bound states in the continuum, BIC）模態的矽圓盤共振器。

該團隊在石英基板上製作了一組矽奈米圓盤，半徑範圍為205到500 nm，高度為550 nm。

這些矽結構對於線性偏振的信號光束（波長約為1,400–1,800 nm）支持準束縛態的磁四極子模態（quadrupole mode），對於方位偏振的泵浦光束（波長約為800–1,200 nm）則支持準束縛態的磁十六極子模態（hexadecapole mode）。

重要的是，這些束縛態模態顯著提升了非線性四波混頻（four-wave mixing, FWM）過程的效率，其中紅外泵浦光子和信號光子混合，生成一個頻率為w_i = 2w_p − w_s的可見閒（idler）頻光束。

該團隊利用這種交互作用實現了一個點掃描紅外光成像系統，能夠進行紅外光至可見光的轉換（如圖一）。值得注意的是，FWM過程對泵浦光束功率的二次依賴性意味著該成像系統可以在較低的信號功率下運行（僅1 mW），這在其他非線性成像方案（如三次諧波產生(THG)）中是難以實現的。

團隊的實驗顯示，FWM轉換效率（定義為生成的FWM功率與輸入信號功率的比值）為7.1 x 10^–7。