Ching-Fuh
Lin, Distinguished Professor
Current:Professor, Department of Electrical Engineering
Phone:886-2-33663540
Fax:886-2-23642603
Address:BL-414,Department of Electrical
Engineering,
研究領域摘要:
光電領域在日常生活的應用愈來愈廣，如顯示器、光碟、光纖通訊、照明、太陽能發電等等；尤其是在光電技術日益進步下，光電產品具有輕巧，可與電子整合等優點，所以應用的範圍不斷擴大，已成為日常生活中不可或缺的科技，因此我們對光電相關領域極有興趣，主要的研究內容包含如下:
1.有機無機太陽能電池:與現在矽材料太陽能電池相比，有機太陽能電池不僅生產成本低廉、重量輕，而且像塑膠薄膜一樣薄、透明、能夠彎曲，可以廣泛應用在通訊、建築、交通、照明、時尚等領域。我們的目標是開發出溶液態製備過渡金屬氧化物作為陽極或陰極中介層，並應用於發展低成本且高效率之有機無機混合之太陽能電池。我們發現導入一層以溶液態製備的過渡金屬氧化物不僅可抑制元件的漏電流還可增加光的吸收，進而提升太陽能電池的效率。此外，由於不需要回火或烘烤，更不需要昂貴的真空鍍膜設備，我們所使用的方法相當便利且有效，有助於實現低成本大面積的太陽能電池，對於有機太陽能電池的商業化相當重要。
2.晶體型半導體薄膜太陽能電池:研究主題是利用ELO技術將InGaP/GaAs正方面體微米陣列轉移至ITO玻璃上之有機薄膜。相較於其他ELO轉移技術的最大優點在於，由於ELO技術側向蝕刻速率並不高，若採取一般ELO作法由單方向開始蝕刻，過程過長，導致大面積元件的轉移相當耗時，蝕刻時間往往長達數小時至數天，且在處理大面積轉移時，元件很容易發生微觀的裂縫瑕疵，進而影響到元件品質。我們的作法除了ELO蝕刻過程相當迅速，而且排除了微觀裂縫瑕疵的產生機會，對於在III-V族薄膜型太陽能電池的應用上，以期有大面積製作、同時壓低成本、轉移於適合基板、加速製程速度等應用潛力。
3.矽奈米線太陽能電池應用:矽奈米線吸引很多的注意，在一些應用當中，矽奈米線需要製作於其他基板上，例如在可撓基板上的應用，玻璃或塑膠基板，然而以目前的方法要將矽奈米線製作於其他基板上，遇到很大的障礙，玻璃和塑膠基板都無法承受製程的高溫環境。這裡我們展示可以大量轉移直立矽奈米線於異質基板上，奈米線的密度達到3 - 5 x 107 Si NWs/mm2。轉移的矽奈米線具有相同的晶格方向性，且於直立排列於基板上。發現轉移於玻璃基板上的矽奈米線的吸收係數產生很大的變化，在紅外光區域的吸收係數增加超過30倍，這項研究成果的發現，將使矽奈米線在未來很有潛力應用於太陽能電池。
4.氧化鋅奈米結構及其應用:氧化鋅奈米柱近年來被廣泛應用於光電元件中，如雷射、LED、光偵測器、氣體感測器、場發射顯示器以及太陽能電池等。水熱法(Hydrothermal method)是眾多製備氧化鋅奈米柱方法中最便宜且可大量製造的方法，然而如何控制奈米柱的生長卻是一項重要的課題。我們利用這個方法可成功製作出方向性一致且單晶的氧化鋅奈米柱。我們發現氧化晶種層的特性在奈米柱的成長過程中扮演相當重要的角色，經由晶種層的前置處理我們可以改變氧化鋅晶粒的微結構進而有效地控制氧化鋅奈米柱的粗細與方向性，此結果對光電元件與奈米元件的應用將有相當大的助益。
5.光發射光電元件:此研究之目的為研究金屬三維共振腔結構之黑體輻射的發光特性。傳統黑體輻射的能量分佈在可見光區域僅只有5%（溫度在2200°C時），意即有大部份能量的光浪費掉而無法作用在照明的用途。我們利用金屬三維共振腔的概念製作奈米金屬光子盒，可以將光侷限在一個金屬包附的三維共振腔內，設計對應的尺寸，限制光發出的波長。我們的研究發現，當使用尺寸為200奈米的金屬光子盒，可以使其發出最長為400奈米的光譜，並且能大輻降低長波長波段能量的光。當溫度僅達到1000°C時，在400奈米的光強度比長波長波段的光強度高上5倍之多。若設計不同尺寸的金屬光子盒，在加熱到高溫後，也可以使其對應不同波長的光。此一概念大幅改變傳統黑體輻射的概念，使金屬光子盒在較低的溫度就可以達到可見光的輻射，未來在照明產業上的應用極具潛力。
6.矽光子:矽光子已經是一個積體光學的重要研究領域。低成本，小體積的整合光學元件不斷地被追求著。然而小體積的波導由於側表面粗糙，承受著更多的散射損耗，導致難以製作高密度的光電子電路。我們實驗室發展一種新的方法，KrF準分子雷射重整，來改善側表面的粗糙。它能將方均根粗糙由14 nm降至0,24 nm。如果我們塗佈一層可扺抗高能量雷射的保護層於欲保護的電子元件上，將使這個方法沒有溫度上的限制。這個優點使得這個製程相容於現在的VLSI電子產品。
7.半導體雷射以及半導體光放大器:研究主題是以能帶工程的方式增加主動半導體光學元件的增益頻寬。在單一元件裡組合有不同發光波長的量子井即是此類方法的一個例子。我們把這個技術應用在以InP為基礎的材料上，並成功的做出有240nm(1300nm~1540nm)可調頻寬的波長可調雷射。在單一元件裡組合有不同發光波長的量子點則是能帶工程的另一個例子。用這個技術，我們實驗室所製造出來的量子點光學放大器其增益頻寬可以達到200nm(1050nm~1250nm)以上。
8.矽奈米線太陽能電池應用:矽奈米線吸引很多的注意，在一些應用當中，矽奈米線需要製作於其他基板上，例如在可撓基板上的應用，玻璃或塑膠基板，然而以目前的方法要將矽奈米線製作於其他基板上，遇到很大的障礙，玻璃和塑膠基板都無法承受製程的高溫環境。這裡我們展示可以大量轉移直立矽奈米線於異質基板上，奈米線的密度達到3 - 5 x 107 Si NWs/mm2。轉移的矽奈米線具有相同的晶格方向性，且於直立排列於基板上。發現轉移於玻璃基板上的矽奈米線的吸收係數產生很大的變化，在紅外光區域的吸收係數增加超過30倍，這項研究成果的發現，將使矽奈米線在未來很有潛力應用於太陽能電池。
展望:
1.希望提供更方便和功能更強的矽晶片。
2.發展環保、節能和永續能源的科技。
Ching-Fuh
Lin, Distinguished Professor
Current:Professor, Department of Electrical Engineering
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