光电工程学系.docx
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光电工程学系
光電工程學系
計畫名稱:
半導體奈米材料光學性質與聲子頻譜之研究
研究者:
張振雄
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
奈米材料;兆赫光波;氧化鋅;聲子頻譜;緊束縛分子動力學;第一
原理計算
本計畫將根據歷年計畫中進行的實驗以及第一原理的計算與分析能
力,針對特定成份(矽、鍺元素以及氧化鋅二元化合物)之奈米微粒與奈米
線進行理論計算與光學特性量測。
我們利用不同的方法成長矽、鍺奈米微
粒在多孔矽內、氧化鋅(II-VI族)半導體奈米線,進行初步結構鑑定與分析
檢測。
並利用第一原理結合緊束縛分子動力學(Tight-BindingApproximation)
分析奈米微粒與奈米線結構,以及研究奈米材料分子振動頻譜模式。
在光學性質、奈米結構及電子能態性質量測方面,本計畫包含了變溫
拉曼光譜、光致螢光、穿隧式電子顯微鏡以及兆赫光波等量測。
奈米材料
之大小相應的尺寸效應、維度效應、發光機制以及聲子頻譜,是我們希望
觀察並研究的現象。
NSC93-2112-M009-027(93R516)
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計畫名稱:
全像術成像系統與非對稱菲涅爾鏡片的光學設計平台之研發
研究者:
陳志隆
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
全像術;繞射鏡片;菲涅爾鏡片;非對稱菲涅爾鏡片;最佳化分析;
公差容忍度分析;光學設計
這個計畫有兩個課題,一在發展全像術成像的設計平台,可以進行最佳化與公差容忍度分析,委外製作全像片,再加以實驗驗證,以確認設計平台的可信度。
另一個研發課題是發展非對稱菲涅爾鏡片(hybridFresnellens)的設計平台,可以進行最佳化與公差容忍度分析,並委外製作鏡片,再加以實驗驗證,以確認設計平台的可信度。
NSC93-2215-E009-057(93R555)
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計畫名稱:
利用重複環繞網路,研究都會區域網路中,可重新置換之交換節點
的功能
研究者:
陳智弘
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
可重新配置之都會交換節點;色散補償間隔器;重複環繞之光網路
本計畫的主要目的是利用重新環繞之光網路(re-circulatingopticalloop)研究在都會區域網路(metroareanetworks,MANs)中的可重新配置之交換節點(ReconfigurableAdd/DropNodes)的系統評估.光通信系統在過去短暫的十年中有極明顯而長足的進步.在目前最先進的商用通信系統中;在超遠距(ultra-longhaul)系統;也就是傳輸距離在2000到4000公里,已能提供總傳輸量達到1.28Tb/s(128x10Gb/s).而在超高容量(ultra-highcapacity),更已超越2.56Tb/s(64x40Gb/s),並可傳輸達1000公里.由於光通信系統在寬距網路(wideareanetworks,WANs)的進步迅速,通信的瓶頸逐漸的轉移到都會網路.為了能提供都會網路中較多元的服務需求與更動態變化的通信通路,都會網路需要比寬距網路更多元的功能.可重新配置之交換節點能使網路的傳輸更加靈活進而提供較多元的服務種類.然而,因為能提供100%通信交換之交換節點的高置入損耗(insertionloss),通常高於10dB.100%通信交換將會嚴重的影響到最多交換節點的傳輸數量,並且因為高損耗而必須配置更多昂貴的光放大器而使網路的資本支出(capitalexpenditure)和因為更複雜的網路而使營運支出(Operationalexpenditure),都將提高.但在實際的通信網路中,很少會有需要完全(100%)的通信交換.一般認為如果再任一節點能提供一半,也就是50%,的通信交換應能滿足通信之需求.因而我門提出以一對色散補償之間隔器(dispersioncompensatedinterleavers)為基礎的新網路架構.此種新網路架構,當與帶狀交換網路結構比較時,不但保證了將來升級的可能,並且由於謹慎設計的色散補償;也就是這一對間隔器的總色散為零;而使的此種網路能夠傳輸下一世代40Gb/s的傳輸系統.這種新的網路架構,不但能提供所需的50%通信交換,而且顯著的降低在快速通道(expresschannels)的置入損耗到只有2.5dB.而由於快速通道的置入損耗顯著的降低,新網路的資本支出與營運支出都將顯著的降低.
重新環繞之光網路早在1977就以被使用來評估光波在多模光纖中的傳輸.以距離較短的光放大器所組成的環繞光網路,已經被工光通信世界中一致公認為最富經濟效益的傳輸試驗.在不需要大量投資之下,以適當的花費建構之環繞網路而得到可貴的遠距網路的資訊.此種環繞網路不但具有線狀網路所缺乏的靈活性,更可為下一世代之光元件提供良好的測試平台.
因而在本計畫中,我們將以環繞光網路為測試平台,再配合以色散補償間隔器組成的交換節點,用以測試評估在都會網路架構中,多元的服務需求與動態的通信模式.我們相信此種網路架構,不但能降低資本與營運的支出,更能提供我們在設計與評估新型網路架構時的最佳測試平台.
NSC93-2115-E009-027(93R405)
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計畫名稱:
有機薄膜電晶體奈米介電層的開發與研究
研究者:
陳方中
經費來源:
財團法人工業技術研究院
關鍵詞:
介電層;有機薄膜電晶體;奈米材料
本計劃將針對有機薄膜電晶體之介電層需求,利用高介電奈米材料技術,開發高介電常數有機奈米複合材料(nanocomposition)。
其中高介電奈米材料(TiO2奈米粒子)將會被掺雜於有機高分子介電層中而型成有機奈米復合材料,其介電常數會隨著高介電奈米材料的掺雜而增加,同時因母體(matrix)有機高分子本身即具有極佳的機械特性,可保持整體材料的可撓性等,同時,元件製作過程可採用一般的有機薄膜製作方式,因此製程溫度低(<200oC),可符合一般塑膠基板的要求。
以有機奈米複合材料製做之有機薄膜電晶體將會有較高的輸出電流。
C93186(93.07.15-93.12.15)
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計畫名稱:
橢圓偏光儀之應用
研究者:
趙于飛
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
橢圓偏光儀;二維成像;薄膜;液晶;高分子薄膜
橢圓偏光儀已廣為使用在各式薄膜量測上,尤以半導體製成工業,橢圓偏光儀已成標準配備;二維橢圓偏光儀最近也已發展成熟,並且應用在生物科技及有結構式半導體薄膜。
經過過去數年在橢圓偏光儀的研究,我們已經可以在線上校正各光學元件的偏光角,最近並能在線上校正光彈調制器的相位振幅。
一光彈調制式的橢圓偏光儀已經發展成熟,如清華工科所的蝕刻系統之線上即時橢圓偏光儀,接下來就是研究其應用在材料上的量測-液晶及高分子薄膜。
本實驗室最近也已克服轉動式橢圓偏光儀入射角偏差的問題,而完成一簡式二維橢圓偏光儀,並量得一光感異相高分子材料的二維薄膜分布。
藉此兩系統的完成我們已可量測動態及平面分布希望能監控各式材料的製成並改善其製程。
目前有興趣的材料為液晶及高分子薄膜,希望延續研究現在發現的問題:
液晶的橢圓偏光特性及高分子的光感異相性。
NSC93-2215-E009-056(93R554)
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計畫名稱:
液晶線性與非線性光學之研究(II)
子題一:
液晶非等向特性對雷射光自我組成現象影響之研究
研究者:
王淑霞
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
線狀液晶;非線性光學;不穩定性分析;雷射光自我組成
在非線性光學領域中,兩道counter-propagating的雷射光於非線性材料
中會產生有趣的自組現象(self-organization),以致雷射光橫向平面會自發性
形成各種不同的亮暗分佈.依據W.J.Firth1,2,3提出Kerrmedium在外加單一
feedbackmirror的簡單架構下雷射光也會產生橫向不穩定性進而造成雷射光於橫向平面有亮暗的圖像產生.液晶是一種很獨特的非線性材料,也是一種
Kerr-likemedium,利用液晶來做雷射光自我組成這個光學現象的特性研究尚須
考慮液晶本身的特性.線狀液晶具有獨特的非等向特性,這個特性會對雷射光自
組圖像造成一定的影響而使自組圖像產生變化.
在本計畫中,我們將從以水平排列的線狀液晶為材料在有外加光場及電場
及feedbackmirror的條件所導出的線性不穩定性分析結果著手,探討液晶的非
等向特性對雷射光自組圖像有何重要的影響,並以實驗觀察的圖像來印證理論
分析的預測.
NSC93-2112-M009-022(93R336)
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計畫名稱:
液晶線性與非線性光學之研究(II)
子題二:
液晶線性光學在液晶盒界面特性量測之應用研究
研究者:
王淑霞
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
液晶顯示器;預傾角;量測;液晶線性光學
液晶盒界面特性影響液晶指向矢的排列分佈,間接影響著液晶盒的光學特
性、動態響應等。
因此,這些界面特性對於液晶顯示器的設計、品質、穩定性影
響甚巨。
在本計畫中,我們將利用液晶之線性光學,探討與量測液晶盒界面特性。
我們將先搜尋文獻中已有的預傾角量測方法,分析其適用範圍與方便性。
再針對上下邊界條件相同的強錨定、非扭轉型液晶盒,設計出準確且方便的預傾
角量測方法。
主要將採用在外加電壓下,雷射光經過液晶盒後,液晶盒的預傾角
與相位差或穿透率之關係來設計。
NSC93-2112-M009-022(93R336)
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計畫名稱:
晶體材料之載子自旋與同調聲子動力學之研究
研究者:
黃中垚
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
同調聲子;飛秒脈衝整形;鐵電性;自旋;自旋電子元件;動力學
此三年期計畫主要目標在應用飛秒雷射科技分析半導體電子自旋與鐵電晶體同調聲子動力學。
我們將使用光波合成技術操控電子自旋與同調聲子以分析鐵電晶體在相變時聲子軟化與結構相依性和半導體載子自旋穿越異質介面的同調傳輸(coherenttransport)現象。
我們並將此研究延伸至奈米微晶樣品以進一步探討低維度(reduceddimension)對鐵電性與載子自旋同調性之影響。
本計畫相信對鐵電晶體之前瞻應用與自旋電子元件之開發有其學術價值。
NSC93-2112-M009-007(93R503)
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計畫名稱:
液晶配向機制研究
研究者:
黃中垚
經費來源:
中華民國台灣薄膜電晶體液晶顯示器產業協會
關鍵詞:
液晶;光配向膜;光和頻振動光譜術;光二倍頻產生過程
由於符合下一代液晶顯示器非接觸式製程之要求近年來以斜向入射離子束與紫外線處理液晶排列基板吸引相當多研究人員的興趣為了確保新一代液晶排列技術的成功發展本計劃將結合一些前瞻研究工具以深入探討在這些結構複雜的表面之液晶排列狀態與機制。
光二倍頻與和頻振動光譜技術將首先用於分析液晶分子與配向膜表面原子基團(官能基)的排列相干性時析電光量測與富氏紅外吸收光譜將用於顯示液晶層電致轉向動態與新配向膜的配向能力的相關性二維影像式篇及光譜技術最後將用於探討新液晶排列技術的穩定性和其缺陷結構以為下一階段改進之需。
C93032(92.11.01~93.10.31)
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計畫名稱:
液晶配向機制研究
研究者:
黃中垚
經費來源:
中華民國台灣薄膜電晶體液晶顯示器產業協會
關鍵詞:
液晶;光配向膜;光和頻振動光譜術;光二倍頻產生過程
由於符合下一代液晶顯示器非接觸式製程之要求近年來以斜向入射離子束與紫外線處理液晶排列基板吸引相當多研究人員的興趣為了確保新一代液晶排列技術的成功發展本計劃將結合一些前瞻研究工具以深入探討在這些結構複雜的表面之液晶排列狀態與機制
光二倍頻與和頻振動光譜技術將首先用於分析液晶分子與配向膜表面原子基團(官能基)的排列相干性時析電光量測與富氏紅外吸收光譜將用於顯示液晶層電致轉向動態與新配向膜的配向能力的相關性二維影像式篇及光譜技術最後將用於探討新液晶排列技術的穩定性和其缺陷結構以為下一階段改進之需
C93266(93.12.01~94.09.30)
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計畫名稱:
高速長波長(1.3,1.55μm)VCSELs在都會DWDM之研究與實現
研究者:
郭浩中
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
長波長面射型雷射;高密度多波分工;布拉格反射鏡;摻氮砷化銦
鎵;量子點;面射型雷射陣列
在此子計畫中,我們將延續前三年在DWDM子計畫中之長波長面射型雷射的研究工作。
此計畫的重點工作在改進長波長1.3µmand1.55µm面射型雷射的設計,製程和操作特性以符合都會型的高密度多波分工(Metro-DWDM)的應用。
我們預計使用的方法有二︰
(1)成長在InP基板上的結構,是利用我們在前次計畫中已最佳化的AlInGaAs/InP布拉格反射鏡(DBR)或空氣孔隙所形成的DBR
(air-gapDBRs)加上成長技術已成熟的InP系列多重量子井為增益層,再結合新穎的製程技術(如再成長[waferfusing]、晶圓鍵結融合[wafer-bonding]、差排[disordering]…等等),使面射型雷射元件達到高速,高輸出、單模的特性。
(2)成長在GaAs基板上的結構,是利用目前磊晶技術已成臻熟的850nm系列AlGaAs/GaAsDBR和我們實驗室發展的氧化製程,再結合和GaAs晶格匹配、其發光波長在1.3µmand1.55µm的新材料(如InGaAs量子點和四元材料InGaAsN)為增益層,來發展高輸出、單模的長波長面射型雷射。
由於此增益層為較新型材料,故我們將針對此材料做廣泛及深入的特性研究以最佳化面射型雷射的結構並改善其操作特性。
此計畫預計進行的研究包括臨界電流、增益和外部量子效率(externalquantumefficiency)、面射型雷射的結構設計對溫度特性的影響與理論計算和實驗的比較分析。
最後,我們將研究以二維光子晶體(photoniccrystal)結構來控制面射型雷射模向模態的方法,並利用光子晶體來改善模態輸出使其成為單模輸出之長波長面射型雷射。
我們預期我們所設計之新穎的長波長面射型雷射可以達到高速(>12.5Gb/s)傳輸的要求。
本計畫預計執行的主要目標有︰
(1)製作以AlInGaAs/InP或air-gap為布拉格反射鏡之InP系列的高速、高輸出功率、單模的長波長面射型雷射。
(2)利用最佳化的InGaAsN量子井和InGaAs量子點之結構設計來製作以GaAs系列為布拉格反射鏡的面射型雷射並增加其操作特性。
(3)將光子晶體應用在各種面射型雷射上。
NSC93-2215-E009-063(93R602)
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計畫名稱:
電注入連續性操作光子晶體雷射的製程開發與特性的設計和量測
研究者:
李柏璁
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
光子晶體;半導體雷射;奈米製程;InGaAsP-InP材料;瑕疵共振腔;FDTD和FEM模擬
此計畫將以實現發光波長為1.55⎧m在室溫電驅動連續性操作的二維光子晶體瑕疵共振腔雷射為目標。
這種光源是實現和微小化光子積體電路的重要元件。
我們將利用一個擁有高熱傳導特性的材料(sapphire)來加強散熱,以達到連續性工作,同時研發瑕疵共振腔之最佳化,以期獲得高Q、小體積和電驅動的目標。
這個計畫包含二維光子晶體瑕疵共振腔雷射的設計,製造,和量測。
我們會發展先進的奈米製程技術以製造共振腔的結構,也會建立一個模擬平台以幫助我們了解和預測瑕疵模的特性。
NSC93-2215-E009-059(93R557)
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計畫名稱:
單模、短脈衝、高速光纖雷射技術基礎與應用研究(3/3)
研究者:
林恭如
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
摻鉺光纖;行進波半導體光放大器;光纖拉曼放大器;光纖雷射;單模輸出;波長可調;高位元率;超短脈衝;頻率重建;主動諧波;分數諧波鎖模技術;脈衝壓縮
本計畫將致力於利用摻鉺光纖放大器、行進波半導體光放大器、與光纖拉曼放大器為增益介質,並配合自行研發的新型低耦合損耗光纖熔接技術與鎖模脈衝產生技術,轉而開發各式新型連續波單模與短脈衝高速光纖雷射光纖系統,並針對高效率、波長可調、高傳輸率、鎖模技術、超短脈衝壓縮、多波長或大功率等輸出特性的光纖雷射光源進行研究,著重於學術先導性研究交流與產業技術轉移評估。
在第一年的研究計畫中,我們將首重於利用一般半導體雷射作為主動式窄頻光帶通濾波器,開發具有準單模輸出且波長可調特色的連續波摻鉺光纖與半導體光纖混成雷射,希望能提供光纖通信系統中被動元件分析用波長可調光源的替代性選擇。
我們也將研製微波/毫米波鎖相迴路相移器,建構時基可延遲之十兆赫主動諧波鎖模或分數諧波鎖模皮秒短脈衝摻鉺光纖雷射,探討其成為另一種超高傳輸速率或光固子光通信網路所需載波,或作為高速電光取樣系統測試光源解決方案的可能性。
在第二年的研究計畫則專注於不同光纖雷射鎖模技術的開發與比較。
我們將研製波長可調型光脈衝注入式鎖模摻鉺光纖與半導體光纖混成雷射、研製重複率達四十兆赫級頻率重建或再生型分數諧波鎖模光纖雷射、隨後再以不同鎖模技術建構之短脈衝光纖雷射光源為參考時基探討各種毫米波光電訊號產生、量測與處理技術。
而藉由與合作機構進行光纖光柵或其他異類色散位移或補償光纖所組成的光脈衝壓縮架構開發計畫,我們將致力於修飾光纖雷射輸出光束的時間與波長分佈波形,與長程光通信系統上的光纖雷射光源之光脈衝修整壓縮,或出射波長窄化與模態選擇等。
這些對未來發展一短小輕薄且具備高性能的新世代光纖通訊系統與技術將有重大的影響。
在第三年的計畫中,我們將建構經過脈衝壓縮後具有高輸出穩定性的飛秒級、低相位雜訊與時基紊亂度的鎖模光纖雷射光源,也將針對時基延遲可調式頻率重建型、主動諧波鎖模與分數諧波鎖模摻鉺光纖雷射的輸出特性進行分析比較與優化的工作。
另一方面,我們將著手進行可多波長輸出之摻餌光纖雷射、緊緻型連續波摻鉺波導雷射與S-band短脈衝光纖拉曼雷射系統的開發計畫。
而利用超寬頻半導體雷射放大器作為鎖模雷射光源、或主動式光窄頻帶通濾波器的研究業將展開。
我們預期這些系統與技術的研發對於毫米波、次毫米波與千兆赫頻段的電磁脈衝與光電信號交互作用或脈碼調變與高速分時多工傳輸技術將有實質的助益。
而針對高速光纖雷射與通信網路方面的產學研究交流,我們預定將舉辦高速光纖雷射與光通信系統研討會,定期探討光纖與積體光波導雷射在高速光纖通信網路、超快光電與毫米波光電領域相關元件系統與技術最新發展現況,並邀請國際與國內學者專家出席參與充份進行學術研究交流。
NSC93-2215-E009-007(93R386)
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計畫名稱:
系統面板之低溫非揮發性記憶體技術開發與研究
研究者:
劉柏村
經費來源:
行政院國家科學委員會
關鍵詞:
低溫複晶矽;系統面板;非揮發性記憶體元件;粗糙度
由於低溫複晶矽薄膜電晶體(LowTemperaturePolycrystallineThinFilm
Transistor;LTPTFT)具有較佳的電子遷移率(Mobility),因此應用於光電顯示面板
技術時可以有效增加畫素的開口率,此外,亦可做為顯示面板週邊的驅動電路
(Drivingcircuit),將周邊電路製作在同一面板上,進而達到系統整合於玻璃
(SystemonPanel;SOP)上的目標。
在一完整的顯示系統面板中的組成,除了薄膜電晶體的陣列之外,還將包
括:
輸入/輸出介面、資訊處理單元以及記憶單元;由於將非揮發性記憶體製作
於面板上,可以做為畫面資料的儲存單元,在靜態顯示時能有效節省電力消耗,
並且非揮發性記憶體在不提供電源時仍可保存資料,可以配合電路設計衍生其他
功能、提升面板價值,目前國內各大顯示面板廠商也正積極地評估相關技術發
展,不過有許多關鍵的技術仍有待開發與解決。
因此本計畫主要的目標是發展應
用於系統面板上的低溫非揮發性記憶體技術。
我們首先研究低溫(<600oC)穿遂氧
化層的成長,因為穿遂氧化層的電性良否對非揮發性記憶體有決定性的影響。
其
次,由於複晶矽薄膜表面的缺陷和粗糙度(Roughness)亦會嚴重影響其上穿遂氧化
層的電性。
因此,我們也會針對此一問題加以改善,以獲得最佳的穿遂氧化層/
複晶矽薄膜介面。
最後我們也將製作N-ROM的垂直結構,並嘗試將儲存介電層
以含氧碳化矽(SiCO)薄膜做取代,希望非揮發性記憶體能有較大的記憶窗口。
在
電性分析方面,我們將探討記憶體元件耐力(Endurance
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