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台研发积体光路关键技术 雷射也能客制化

雷射光纤于不同钙钛矿材料涂布下多彩显示。(科技部提供)
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【大纪元2021年03月09日讯】(大纪元记者袁世钢台湾台北报导)在积体电路(IC)朝向节能与微小化的“积体光路”发展趋势下,如何将新兴太阳能材料“钙钛矿”与光纤结合是其中的关键技术。为此,由东华大学副教授赖建智组成的跨领域研究团队花费2年时间,成功研发出较目前制程更节能、平价且可量产的钙钛矿涂布技术,独步全球。

左起为国立台湾海洋大学光电与材料科技学系助理教授罗家尧、国立东华大学物理学系教授马远荣、科技部自然司司长罗梦凡、国立东华大学物理学系副教授赖建智。
左起为国立台湾海洋大学光电与材料科技学系助理教授罗家尧、国立东华大学物理学系教授马远荣、科技部自然司司长罗梦凡、国立东华大学物理学系副教授赖建智。(科技部提供)

左起为国立台湾海洋大学光电与材料科技学系助理教授罗家尧、国立东华大学物理学系教授马远荣、科技部自然司司长罗梦凡、国立东华大学物理学系副教授赖建智。(科技部提供)

科技部8日举行研究成果发表记者会,自然司长罗梦凡表示,钙钛矿是过去较常使用在制作太阳能板的材料,而钙钛矿与光纤平台的整合,是积体电路迈向“积体光路”世代的重要目标。但多数钙钛矿雷射因散热性差、需仰赖大型且昂贵的脉冲雷射驱动,有无法在室温下操作、维护成本高等缺点,因此在与积体电路的整合上相当困难。

然而,在科技部计划的支持下,由东华大学物理系暨光电系副教授赖建智所带领的跨领域研究团队,历经2年时间,研发出低成本、简易且可量产的涂布法,将奈米级的钙钛矿披覆在原子级平整度的高品质单晶光纤上,成功将太阳能材料、雷射与积体电路整合,突破科学界多年来的瓶颈;研究成果获登于今年2月国际顶尖学术期刊《先进材料》。

赖建智说明,团队研发出的雷射元件本身就是光纤,有利后续对接积体电路中的光纤,并缩减元件体积,有较目前的制程更省钱、更能跟积体电路整合的优点。只要把比人类头发还细的光纤浸泡到钙钛矿溶液中,高温烘烤后就能制作出平价的发光材料,同时克服现有钙钛矿雷射散热不佳的问题,未来若能用电激发,将可取代现有的半导体雷射。

此外,赖建智也提到,只要调整钙钛矿的元素组成比例,就可以输出不同波长的光纤雷射,具客制化弹性,可大幅降低制备积体光学晶片的复杂度与门槛。

科技部表示,研究团队研发出的多项成果具有突破性贡献,不仅满足全光化积体电路更小、更节能的必要需求,为能源材料与半导体IC整合取得先机,更彰显台湾雷射技术领先全球。

责任编辑:吕美琪

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