本所3月份演讲公告：

～ 光电所参与欧洲 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划 系列报导 ～

【之三】

撰文：光电所硕士班 陈以佳

在比利时的第一个月（学校篇）

抵达比利时的第一个月在各种申请及等待中不知不觉就过去了，同时还必须努力适应欧洲与台湾不同的作息、生活方式、饮食差异等等，算是又忙碌又新鲜的一段日子。笔者将此部分经验分为学校篇与生活篇撰写，本篇为学校篇，主要聚焦在学校方面行政程序的流程、一些活动以及最重要的修课部分。（在此先分享一张8月中抵达比利时布鲁塞尔国际机场时晴空万里的天空）

注册及缴费：上个月专栏内容有提到面试通过后到出国前夕必须处理UGent网站上的注册申请，步骤不难，但唯独「正式注册」这个步骤是从8月1日才开放办理，并且UGent也会强烈建议落地比利时后再办理（可能是若发生一些状况可以直接前往学校处理较为方便）。抵达比利时后就可以上根特官网去正式注册，依照指示上传文件，之后就要常常关注学号信箱的许多给新生的信，包括电信、保险、城市介绍的广告信，也包括新生活动的宣传信等等。学费的部分则大约会在开学后一个月内收到email缴费通知，一次缴交一整年（预设是60 credits的费用，但若后续选课有超学分则会再加收），由于EMSP计划的保障，我们的收费是比照欧盟地区学生，十分优惠。

新生活动：印象中有全校性的iWISE、Welcome Day（给全根特大学的新生）、以及根特大学光电所的新生说明会（给本所的硕一新生以及硕二双联学位插班生）、新生欢迎会（跟VUB合办），笔者都非常推荐尽量去参加这些活动。iWISE本身是个为期三天的活动，从比利时的分区、语言文化、人口组成一路介绍到居住在根特所需注意的事项，举例包含垃圾分类、大众运输、学生保险等等，现场也邀请许多相关摊贩进驻（如电信或保险），还可以领取学生证、学餐体验卷（图二）及新手礼包。此外，也有安排简单的荷文日常对话教学（图三）以及随机分组的城市探索活动（图四），实际参与后觉得非常值得，除了是认识各国朋友的机会，也让自己比较不那么无所适从。Welcome Day则是开学前夕一个类似party氛围的活动，现场有餐车、酒摊进驻（图五），提前报名的话还提供免费餐卷哦！而光电所的活动部分，就比较针对系上的修课规范、课程内容、硕论题目做说明，当然像欢迎会时也会有类似团康破冰的探索活动，都非常有趣又能认识同所新生们。

选课与硕论：硕论选题部分，若等待Bert寄信通知通常是9月开学以后的事了，如果想更早确认选题，建议3月面试通过后就直接跟学长姐索取他们去年的题目清单，找有兴趣的领域直接寄信给题目联络人（通常是教授或博后），说明自己的身分并询问今年是否有开授相似的题目，有的话就可以积极争取在线面试的机会，越早确定好也比较不会开学后手忙脚乱。选课方面，要注意的是一次会选好一学年份的课，并且选课网站有规范必须符合的系内及系外选修学分数，此外，也要注意安排好上下学期的loading，一般建议下学期要轻松一点比较好同时应对硕论的压力。根特的课程大部分都会有课堂Project，学习起来比较有实作概念，但也因此负担会比较重，此外，期末考试时常包含跟教授一对一的口试，这也是台湾比较少见的，令人感觉新颖又紧张。【精彩内容，下期待续～】

撰文：光电所硕士班 林宇凡

比利时人不撑伞

根特是一个雨多的城市，但都是绵绵细雨，鲜少见到如同台湾夏天般的倾盆大雨。说是稍微冷一点的台北也大致不差，但是与台北人不太一样的是—根特人不撑伞。

说是不撑伞其实不精确，倾盆大雨还是会撑伞的（更多的是穿雨衣），而一般小雨，根特人往往选择用外套应付。外套包括但不限于防水外套。就在不久前，我还看到一位身穿刷毛外套的女士，在享受雨中漫步，同时与一旁的姐妹谈笑风生，毫无淋雨的顾忌，要是我，肯定满脑子想着外套会不会坏掉，而无法如此放松吧！

而我既在根特，自然也得学学根特人的精神，只不过依旧妥协于台湾人的血脉—我买了件防水外套。有了防水外套，我顿时不再害怕连绵的雨势了，不过是进入室内时拍拍水，倒也不麻烦，但此时，我依旧认为撑伞才是更方便的选择，若外出时下雨还是会撑伞居多。直到入冬，我才发觉防水外套的重要性。西欧的冬天，零度左右的气温时刻折磨着我这热带人，把手从口袋拿出来撑伞简直是酷刑，再加上刺骨的风，我觉得我不是在城市里，而是在珠穆朗玛峰上。痛苦之处不仅于此，打在手上的雨滴，迅速带走手上的体温，我得一直换手拿伞，让原本拿伞的手放进口袋里回温，勉强前进，但老实说，效果聊胜于无。

此外，根特人不撑伞我猜还有一个很直接的原因：根特人惯以脚踏车行动，且风雨无阻。就算是下雨的日子，还是有不少当地人会骑脚踏车通勤，此时，防水外套或雨衣的重要性就显现出来了。虽然我偶尔在台大能看到不少同学展现边撑伞边骑车的神技，但先不论这是否合法，要是用在繁忙的通勤街道，车轮下还有轻轨的轨道埋伏，要是我或人们也采取这种方式，我担心我买的保险是否足以给付跌倒造成的损伤。

台北的气候与根特只有雨多这一点相似，其它面向则大不相同，例如可怕的蟑螂和老鼠。可怕的蟑螂我从没在比利时见过，实属蟑螂恐惧症患者的福音。而可怕的老鼠，在比利时也可爱了起来，看起来就像仓鼠一样，小小只的，体长约7公分左右，可以穿过极窄的门缝。不过就算牠再可爱，偷吃我的饼干就是罪大恶极，需要得到报应。

记忆在存入脑内时总是夹杂着周遭的刻痕，不知台北冬天冷冽的雨，又或是冻僵的脸部肌肉，会不会唤起远在欧洲的回忆。在想起这段历程时，是会庆幸我回到了温暖的台湾呢？又或是怀念东西放外面都不会坏的便利？到那时候，我想我会先把手伸进口袋里暖一暖，再决定今天到底要撑伞，还是学着把雨穿在身上。【精彩内容，下期待续～】

High-efficiency blue thermally activated delayed fluorescence organic light-emitting diode with a novel host material

Professor Jiun-Haw Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 李君浩教授

A blue organic light-emitting diode (OLED) based on thermally activated delayed fluorescence (TADF) exhibiting maximum external quantum efficiency of 35.8% was demonstrated with 2,3,5,6-Tetrakis[3,6-bis(1,1-dimethylethyl)-9H-carbazol-9-yl]benzonitrile (4TCzBN) as the TADF emitter doped into a novel host material consisting of acridan, carbazole, and benzimidazole moieties. With carefully design of this novel host, photoluminescence quantum yield of the thin film was as high as 98.7%, together with horizontal dipole ratio of 88% for enhancing the light extraction efficiency up to 41.2%. Besides, the electrical and optical bandgap of the host was perfectly matched to the dopant together with suitable hole and electron mobilities which resulted in a low driving voltage and the maximum power efficiency of 62.8 lm/W.

Reference:

Yi-Zhen Li et al., Chem. Eng. J. 498, 155553, 2024.

Characterizations of sidewall recombination behaviors of AlGaInP red light-emitting diodes with micron-scale mesa size by steam oxidation

Professor Jian-Jang Huang's Laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 黄建璋教授

We report size and oxidation temperature-dependent performance optimization of sidewall steam oxidation for AlGaInP red micro-light-emitting diodes (µLEDs). Devices with mesa sizes from 100 × 100 μm² down to 5 × 5 μm² were fabricated. Our results reveal that steam oxidation significantly enhances light output and suppresses nonradiative recombination, with optimal oxidation time decreased with device size. At cryogenic temperatures, the best performance is achieved at even shorter oxidation times, highlighting the need for condition-specific processing. Through ABC model, we show that sidewall oxidation reduces Shockley–Read–Hall recombination and enhances radiative efficiency, particularly in small devices. This study provides a practical guideline for optimizing sidewall treatment to improve the performance of AlGaInP µLEDs for high-resolution display applications.

论文题目：于空间频谱分布之双光学参量振荡器及橘黄光激光与宽波段波长可调激光于周期性极化反转钽酸铌之研究

姓名：张凯勋   指导教授：彭隆瀚教授

摘要

本论文之研究包括于空间频谱分布之双光学参量振荡器及橘黄光激光与宽波段波长可调之激光，其中双光学参量震荡器及橘黄光激光是由增益调变周期性极化反转钽酸铌晶体（periodically poled lithium tantalate）所研制，此样品之设计分为两部分：双光学参量部分及上转换部分，双光学参量部分包含并联双周期（parallel bi-grating）与未极化反转之空白区（spacer），而上转换部分则由三周期串联所组成。由于并联结构之设计，双光学参量部分能够产生于空间上频谱分布之双旁波瓣（dual sidelobes）之参量震荡器，其双旁波瓣各自对应到之信号光与闲置光波长为（980,1164）与（965,1186）奈米。此外，藉由和频（sum frequency generation）所产生之585 nm黄光激光，验证了双光学参量震荡器之空间模态重迭现象。最后，经由调控未极化反转之空白区之宽度，双光参震荡器与三色橘黄光之空间频谱分布成功被调变。 本论文之第二项研究为于碟形二维周期性极化反转钽酸铌晶体（2D PPLT）上研制宽波段波长可调之激光。此碟型样品成功消除司乃耳定律（Snell’s law）与菲涅耳方程式（the Fresnel equation）于长方形样品之可旋转角度之限制。藉由倒晶格向量（reciprocal lattice vector）G1,0，此样品所产生之信号光波长可于0度到42度之旋转角度内从787调变至620奈米。由于光谱仪之限制，其所量测到之闲置光波长仅由1648至1680奈米。本实验所量测之频谱数据与理论模型之计算结果一致。 图一、三色橘黄光于4.5微米空白区时之模态 图二、信号光产生波长对旋转角度之实验与仿真数据

— 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、郭权锋 —

利用光改进电子显微镜技术

在电子显微镜中将强烈激光脉冲照射于电子束，可校正电子光学之球面像差，从而开创以光改善电子显微成像之方法。

电子显微镜之成像分辨率现已可突破 1 Å，得以观测固体中之单一原子。然欲达此分辨率，对电子束质量之要求极为严苛，且必须抑制不可避免之失真或像差。其中部分像差为电子光学系统所固有，例如因电子柱之圆柱对称性所致之（正）像差。因此，需采用复杂且昂贵之破坏圆柱对称性的电子光学配置，以矫正像差并实现高分辨率成像。近年来，透过调控电子束之空间相位分布，已被证明可减弱像差。然而，所需之相位板仍远非理想，因其常伴随能量损耗，且随时间逐渐劣化。

捷克查理大学 Martin Kozák 研究团队于Nature Photonics文章中，展示了仅依赖强光场对电子所施加之力，即能校正电子光学球面像差[2]。作者在商用扫描式电子显微镜（Scanning electron microscope, SEM）中加入一光学聚焦组件，使激光逆向照射电子束传播方向。于激光光路中配置之空间光调制器将激光脉冲塑形为环状（如图1所示），进而形成横向光强梯度。此类梯度已知可对自由电子施加作用力。然而，在一阶交互作用（单光子与单电子）中，能量与动量守恒使自由电子与光之间难以产生有效交互作用；相反地，强光场则可高效促成单电子与双光子之交互作用。此一『三体』过程（‘three body’ process），称为震动力交互作用（Ponderomotive interaction），正是该捷克团队所采用的方法。

然而，对电子束施加光学力与明确展示电子束质量之提升，乃属两项不同课题。研究人员设计了一套巧妙方案，藉由在显微镜中引入特殊样品以验证改善效果。该『样品』由两束反向传播之激光形成光学驻波，进而生成细致且近乎完全笔直之光片（见图1红线）。当电子束聚焦于光片之前，若其不含任何像差，则电子可在空间中形成一点源。由此点源所发射之电子，将透过点投影方式于远程探测器成像光样品。在后续光路中若无额外电子光学组件，光样品之影像大小即由点源、样品与探测器间之相对距离所决定。对于理想电子点源而言，笔直之光片应在电子探测器上成像为笔直之线条。

当电子束中存在像差时，电子点源不再为真正之点，而更接近于线焦。束外缘之电子相较于束中心电子更早在空间中聚焦，反映出电子光学之（正）像差。由于光路中不再有其它电子光学组件，外缘电子之聚焦程度过强，其焦点位置更靠近电子透镜，并远离光样品。因而样品外部区域之放大率降低，导致成像失真，使原本笔直之线条呈现弯曲（见图1a绿线）。

为了调控并最终消除电子光学像差，捷克研究团队改变逆向传播于电子束之激光脉冲功率（见图1b红色环形）。此举有效调整施加于电子束之震动力，并藉由引入负像差以抵消正像差。透过观察电子探测器上所形成之影像并优化激光功率，研究人员得以生成笔直线条。当线条呈现笔直时，无论电子以何角度成像光片，其放大率皆相同，显示所有电子均源自光样品前方空间之一点源；因此电子束已无像差。此方法亦可量化未经校正之电子束所存在之像差程度。更多实验结果如图2所示。

本研究展示以光学手段校正电子光学系统之像差。作者采用商用扫描式电子显微镜（SEM），并针对本实验进行改装。在类似配置中，透过整形激光脉冲与电子之震动力交互作用，已被用以展示脉冲电子束之整形。亦有研究证实，可在SEM中藉由震动力作用实现电子之纵向整形与能量调制。此一脉络可追溯至Kapitza与Dirac于1933年之洞见：光与物质之角色可逆转—光不仅能散射于物质，物质（此处为电子）亦能散射于光。直至近七十年后，Kapitza–Dirac实验方得以以电子完成。

此一研究方向将通往何处？目前，一个新兴研究领域正逐渐形成，其核心在于光与自由电子之交互作用。当前工作对此领域作出了重要贡献，不仅显示可探讨具根本意义之问题，亦揭示光–电子交互作用能为电子束控制提供新途径，并可应用于如SEM等广泛使用之仪器。若欲达成最高分辨率之成像，则需依赖穿透式电子显微镜（Transmission electron microscopes, TEM）；然而，将全光学电子束校正技术推展至TEM，仅是时间问题。目前，由于SEM样品腔体体积较大，几近鞋盒大小，而TEM仅骰子大小，因此在SEM中插入新组件相对容易。将此方案推广至非脉冲而以连续波模式运作之电子显微镜（成像显微镜之标准模式）亦将面临技术挑战。所需之激光强度可能需依赖光学增强腔，以持续提供强烈之电子束校正光场；然而，光学增强腔与TEM之结合已于相关实验中获得证实。展望未来，若能将电子源与基于光之操控组件结合，并可能配合微光学与奈米光学组件，则有望发展出难以想象之微型仪器，甚至具备如基于样品回馈之超快束流控制等新功能。