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台研發積體光路關鍵技術 雷射也能客製化

雷射光纖於不同鈣鈦礦材料塗佈下多彩顯示。(科技部提供)
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【大紀元2021年03月09日訊】(大紀元記者袁世鋼台灣台北報導)在積體電路(IC)朝向節能與微小化的「積體光路」發展趨勢下,如何將新興太陽能材料「鈣鈦礦」與光纖結合是其中的關鍵技術。為此,由東華大學副教授賴建智組成的跨領域研究團隊花費2年時間,成功研發出較目前製程更節能、平價且可量產的鈣鈦礦塗佈技術,獨步全球。

左起為國立臺灣海洋大學光電與材料科技學系助理教授羅家堯、國立東華大學物理學系教授馬遠榮、科技部自然司司長羅夢凡、國立東華大學物理學系副教授賴建智。
左起為國立台灣海洋大學光電與材料科技學系助理教授羅家堯、國立東華大學物理學系教授馬遠榮、科技部自然司司長羅夢凡、國立東華大學物理學系副教授賴建智。(科技部提供)

左起為國立台灣海洋大學光電與材料科技學系助理教授羅家堯、國立東華大學物理學系教授馬遠榮、科技部自然司司長羅夢凡、國立東華大學物理學系副教授賴建智。(科技部提供)

科技部8日舉行研究成果發表記者會,自然司長羅夢凡表示,鈣鈦礦是過去較常使用在製作太陽能板的材料,而鈣鈦礦與光纖平台的整合,是積體電路邁向「積體光路」世代的重要目標。但多數鈣鈦礦雷射因散熱性差、需仰賴大型且昂貴的脈衝雷射驅動,有無法在室溫下操作、維護成本高等缺點,因此在與積體電路的整合上相當困難。

然而,在科技部計畫的支持下,由東華大學物理系暨光電系副教授賴建智所帶領的跨領域研究團隊,歷經2年時間,研發出低成本、簡易且可量產的塗佈法,將奈米級的鈣鈦礦披覆在原子級平整度的高品質單晶光纖上,成功將太陽能材料、雷射與積體電路整合,突破科學界多年來的瓶頸;研究成果獲登於今年2月國際頂尖學術期刊《先進材料》。

賴建智說明,團隊研發出的雷射元件本身就是光纖,有利後續對接積體電路中的光纖,並縮減元件體積,有較目前的製程更省錢、更能跟積體電路整合的優點。只要把比人類頭髮還細的光纖浸泡到鈣鈦礦溶液中,高溫烘烤後就能製作出平價的發光材料,同時克服現有鈣鈦礦雷射散熱不佳的問題,未來若能用電激發,將可取代現有的半導體雷射。

此外,賴建智也提到,只要調整鈣鈦礦的元素組成比例,就可以輸出不同波長的光纖雷射,具客製化彈性,可大幅降低製備積體光學晶片的複雜度與門檻。

科技部表示,研究團隊研發出的多項成果具有突破性貢獻,不僅滿足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,更彰顯台灣雷射技術領先全球。

責任編輯:呂美琪

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