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台團隊太陽能材料雷射登國際期刊 積體光路領域突破

2021-03-09 14:45中央社 記者蘇思云台北9日電
光纖
  • 積體電路
  • 半導體

台灣團隊結合太陽能材料鈣鈦礦與光纖,研發出更輕薄、節能、平價的雷射元件,今年2月登上國際頂尖學術期刊先進材料(Advanced Materials),未來有望取代現有半導體雷射,可說是積體光路領域重大突破。

科技部今天舉行研究成果記者會。在科技部支持下,東華大學物理系教授馬遠榮、副教授賴建智、海洋大學光電科學研究所助理教授羅家堯與洛杉磯加大(UCLA)電機系教授劉佳明組成跨領域研究團隊,找到關鍵技術,把太陽能材料鈣鈦礦做成雷射。

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科技部自然司司長羅夢凡表示,鈣鈦礦是一種過去比較常使用在製作太陽能板的材料,研究團隊這次把鈣鈦礦塗抹在光纖上,發展出全球首創可以在室溫下操作、低耗能的太陽能材料雷射,未來有機會可以整合進現有半導體積體電路。

業界耳熟能詳的「積體電路」一詞,事實上,因為光的傳遞訊號速度更快,有潛力提高資料處理效率,因此研究上一直都有在往「積體光路」發展。

賴建志指出,相比於業界使用的半導體材料,需要使用昂貴的製程設備。團隊研發出的雷射元件具備製程更省錢、更能跟積體電路整合的優點。

賴建志表示,團隊開發出平價、簡易、可量產的製程,把比人的頭髮還細的光纖浸泡到鈣鈦礦溶液中,高溫烤一烤後,就能形成平價的發光材料,同時克服現有鈣鈦礦雷射散熱不佳,只能在低溫環境操作的問題。

賴建志表示,團隊研發出的太陽能材料雷射,由於本身就是光纖,有利後續對接積體電路中的光纖,並縮減元件體積。這項太陽能材料雷射未來如果能用電激發,有機會進入商業應用,取代現有的半導體雷射。

此外,賴建志表示,只要調整鈣鈦礦的元素組成比例,就可以輸出不同波段的紅光、綠光、藍光等,具客製化彈性。未來在跨領域應用上,可以大幅降低積體光學晶片的複雜度跟門檻。

科技部表示,團隊研究成果不僅彰顯台灣雷射技術領先全球,也可以滿足下世代全光化積體電路更小、更節能的必要需求,為能源材料與半導體IC整合取得先機。

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