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III族氮化物半導體之超快光學及兆赫頻波光譜研究
(2007)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系(所)
本計畫的主要目標是針對III 族氮化物半導體薄膜、奈米結構及其合金材料在光學和兆赫頻波段之物理性質進行完整?究,其中之主要項目包括載子動力學及介電性質的探討。自從飛秒雷射問世以來，很多關於半導體的超快物理現象皆透過超快雷射光譜技術而獲得理解，其中光學pump-and-probe 的技術最早被廣泛應用到光學頻率範圍的半導體載子動力學。最近，由於兆赫頻波技術的突飛猛進使得光學波pump-兆赫頻波probe 的實驗領域得以實現，更因為兆赫頻波可與低能量的載子激發?生強交互作用，超快兆赫頻波脈衝特別適合作為物質中與瞬間電子傳導性質有關的非接觸式量測工作。 III 族氮化物是目前最被看好的白光二極體照元件之材料。由(InGa)N 三元合金半導體所組成的直接能隙材料，可涵蓋從紅外光、可見光到紫外光的完整光頻範圍，因此極為適合作為發展光電元件及系統的基礎材料。最近，氮化鎵材料也被發現具有很大的breakdown 場強，非常適合用來作為室溫高功率兆赫頻波發射器的基板材料。此外，低維次發光材料亦對積體光學的發展具有很大的影響，目前無應力(strain-free)、低錯位密度(low dislocation density) 的GaN 奈米柱陣列材料已被發現可以被長在矽基板上，由於可與矽技術的相容性而提高了氮化鎵材料的應用價?。由光奈米材料具有很大的表面積/體積比例及特殊之電荷載子及光子侷限效應，使得它們與塊材形式的同類材料有決然不同的電性及光性。然而，雖然氮化鎵奈米材料對於未來兆赫波技術可產生重大的影響，並沒有很多的相關研究成果被報導過。部分的原因肇始於沒有適當的高品質、低缺陷氮化鎵奈米柱及量子點材料可供研究。因此，對於未來開發新穎性兆赫波技術而言，奈米材料的缺陷及尺寸的依附性質特別值得深入探討。利用光學和兆赫頻段波的時間解析光譜技術，我們將可以研究氮化鎵薄膜和奈米柱材料的本徵特性；而且我們可期待透過這項研究工作，這類材料在光電元件上的應用可以被更完整的認識。除了氮化鎵材料之外，氮化銦(InN)是最近頗受注目的III 族氮化物半導體，其主因來自氮化銦具有窄能隙及優越的電子傳輸性質，使得它可被用到紅外光光電元件、高頻/高速電子元件及高效率太陽能電池。但是目前對於氮化銦的實驗數據不多，而且常有互相矛盾的狀況。而在兆赫頻段波的應用領域，氮化銦的高電子遷移速率及高導電率使得單晶氮化銦材料非常適合用作為高效率兆赫波的產生源。雖然有這些很高的期待，關於氮化銦用作兆赫波源的應用，目前世界上僅有一份初步的實驗成果報導，對於其基本機制及細節特性都還沒有很系統的研究成果，非常值得深入探討。在本計畫內，我們將針對氮化銦材料的兆赫波的產生機制及與其相關的之載子和聲子動力學，利用時間解析光頻和兆赫波時區光譜(THz-TDS)作一個完整的研究。
III族氮化物半導體之超快光學及兆赫頻波光譜研究
(2007)
安惠榮
;
AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系(所)
本計畫的主要目標是針對III 族氮化物半導體薄膜、奈米結構及其合金材料在光學和兆赫頻波段之物理性質進行完整?究,其中之主要項目包括載子動力學及介電性質的探討。自從飛秒雷射問世以來，很多關於半導體的超快物理現象皆透過超快雷射光譜技術而獲得理解，其中光學pump-and-probe 的技術最早被廣泛應用到光學頻率範圍的半導體載子動力學。最近，由於兆赫頻波技術的突飛猛進使得光學波pump-兆赫頻波probe 的實驗領域得以實現，更因為兆赫頻波可與低能量的載子激發?生強交互作用，超快兆赫頻波脈衝特別適合作為物質中與瞬間電子傳導性質有關的非接觸式量測工作。 III 族氮化物是目前最被看好的白光二極體照元件之材料。由(InGa)N 三元合金半導體所組成的直接能隙材料，可涵蓋從紅外光、可見光到紫外光的完整光頻範圍，因此極為適合作為發展光電元件及系統的基礎材料。最近，氮化鎵材料也被發現具有很大的breakdown 場強，非常適合用來作為室溫高功率兆赫頻波發射器的基板材料。此外，低維次發光材料亦對積體光學的發展具有很大的影響，目前無應力(strain-free)、低錯位密度(low dislocation density) 的GaN 奈米柱陣列材料已被發現可以被長在矽基板上，由於可與矽技術的相容性而提高了氮化鎵材料的應用價?。由光奈米材料具有很大的表面積/體積比例及特殊之電荷載子及光子侷限效應，使得它們與塊材形式的同類材料有決然不同的電性及光性。然而，雖然氮化鎵奈米材料對於未來兆赫波技術可產生重大的影響，並沒有很多的相關研究成果被報導過。部分的原因肇始於沒有適當的高品質、低缺陷氮化鎵奈米柱及量子點材料可供研究。因此，對於未來開發新穎性兆赫波技術而言，奈米材料的缺陷及尺寸的依附性質特別值得深入探討。利用光學和兆赫頻段波的時間解析光譜技術，我們將可以研究氮化鎵薄膜和奈米柱材料的本徵特性；而且我們可期待透過這項研究工作，這類材料在光電元件上的應用可以被更完整的認識。除了氮化鎵材料之外，氮化銦(InN)是最近頗受注目的III 族氮化物半導體，其主因來自氮化銦具有窄能隙及優越的電子傳輸性質，使得它可被用到紅外光光電元件、高頻/高速電子元件及高效率太陽能電池。但是目前對於氮化銦的實驗數據不多，而且常有互相矛盾的狀況。而在兆赫頻段波的應用領域，氮化銦的高電子遷移速率及高導電率使得單晶氮化銦材料非常適合用作為高效率兆赫波的產生源。雖然有這些很高的期待，關於氮化銦用作兆赫波源的應用，目前世界上僅有一份初步的實驗成果報導，對於其基本機制及細節特性都還沒有很系統的研究成果，非常值得深入探討。在本計畫內，我們將針對氮化銦材料的兆赫波的產生機制及與其相關的之載子和聲子動力學，利用時間解析光頻和兆赫波時區光譜(THz-TDS)作一個完整的研究。
III族氮化物半導體之超快光學及兆赫頻波光譜研究
(2008)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
;
國立交通大學光電工程學系(所)
本計畫的主要目標是針對III 族氮化物半導體薄膜、奈米結構及其合金材料在光學和兆赫頻波段之物理性質進行完整?究,其中之主要項目包括載子動力學及介電性質的探討。自從飛秒雷射問世以來，很多關於半導體的超快物理現象皆透過超快雷射光譜技術而獲得理解，其中光學pump-and-probe 的技術最早被廣泛應用到光學頻率範圍的半導體載子動力學。最近，由於兆赫頻波技術的突飛猛進使得光學波pump-兆赫頻波probe 的實驗領域得以實現，更因為兆赫頻波可與低能量的載子激發?生強交互作用，超快兆赫頻波脈衝特別適合作為物質中與瞬間電子傳導性質有關的非接觸式量測工作。 III 族氮化物是目前最被看好的白光二極體照元件之材料。由(InGa)N 三元合金半導體所組成的直接能隙材料，可涵蓋從紅外光、可見光到紫外光的完整光頻範圍，因此極為適合作為發展光電元件及系統的基礎材料。最近，氮化鎵材料也被發現具有很大的breakdown 場強，非常適合用來作為室溫高功率兆赫頻波發射器的基板材料。此外，低維次發光材料亦對積體光學的發展具有很大的影響，目前無應力(strain-free)、低錯位密度(low dislocation density) 的GaN 奈米柱陣列材料已被發現可以被長在矽基板上，由於可與矽技術的相容性而提高了氮化鎵材料的應用價?。由光奈米材料具有很大的表面積/體積比例及特殊之電荷載子及光子侷限效應，使得它們與塊材形式的同類材料有決然不同的電性及光性。然而，雖然氮化鎵奈米材料對於未來兆赫波技術可產生重大的影響，並沒有很多的相關研究成果被報導過。部分的原因肇始於沒有適當的高品質、低缺陷氮化鎵奈米柱及量子點材料可供研究。因此，對於未來開發新穎性兆赫波技術而言，奈米材料的缺陷及尺寸的依附性質特別值得深入探討。利用光學和兆赫頻段波的時間解析光譜技術，我們將可以研究氮化鎵薄膜和奈米柱材料的本徵特性；而且我們可期待透過這項研究工作，這類材料在光電元件上的應用可以被更完整的認識。除了氮化鎵材料之外，氮化銦(InN)是最近頗受注目的III 族氮化物半導體，其主因來自氮化銦具有窄能隙及優越的電子傳輸性質，使得它可被用到紅外光光電元件、高頻/高速電子元件及高效率太陽能電池。但是目前對於氮化銦的實驗數據不多，而且常有互相矛盾的狀況。而在兆赫頻段波的應用領域，氮化銦的高電子遷移速率及高導電率使得單晶氮化銦材料非常適合用作為高效率兆赫波的產生源。雖然有這些很高的期待，關於氮化銦用作兆赫波源的應用，目前世界上僅有一份初步的實驗成果報導，對於其基本機制及細節特性都還沒有很系統的研究成果，非常值得深入探討。在本計畫內，我們將針對氮化銦材料的兆赫波的產生機制及與其相關的之載子和聲子動力學，利用時間解析光頻和兆赫波時區光譜(THz-TDS)作一個完整的研究。
越快光學及兆赫頻波光譜奈米結構研究
(2012)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
『超快光譜術』為一種強力的探測技術, 此技術不僅可以探測各種材料的光學與電學性質，還可以取得材料內的動力學與傳輸特性。時間解析的吸收、反射與螢光實驗已經被證實有效且實際運用於分析各種材料，不管是原子、分子或固態材料。飛秒雷射的問世使得人們可以運用兆赫波段，此波段包含了大部分原子、分子的特徵頻率，因此兆赫光譜術已經成為一個新的探測材料電性的工具，甚至於使用在非傳統材料的分析，例如半導體奈米結構。近年來我們團隊使用光學激發探測技術(optical pump-probe technique)、時間解析發光光譜(time-resolved luminescence technique)以及兆赫波時域光譜術(THz time-domain spectroscopy)，已經成功展示出三族氮化物奈米柱的超快載子動態特性，兆赫波時域光譜術使我們了解半導體的電子性質與載子散射生命週期。此外，利用” 混合式氮化銦鎵/ 金奈米晶體” 金屬氧化物半導體結構(hybrid InGaN-nanorod/Au-nanocrystal metal-oxide-semiconductor structure），我們也成功的展示出三維度次波長綠光電漿子奈米雷射，這項工作代表著跨出主動式電漿子元件的一步，可以克服被動式電漿子元件所遇到的耗損難題。本提案中，使用時間解析雷射光譜術，我們將研究與控制在金屬氧化物半導體結構中的同調性表面電漿子，系統性的利用可見光/兆赫波超快光譜術可以讓我們分析載子的激發與弛豫過程，然而在時間解析方面，目前實驗室所使用的時間解析度約200皮秒，不足以研究半導體奈米結構的輻射動力學以及雷射機制，因此在本提案中，我們計畫建構光學升頻技術(upconversion)，其時間解析會與雷射的時間解析在同一個數量級。實驗室已有的可見光激發可見光探測光譜術(optical-pump optical-probe spectroscopy)，此技術主要是可以靈敏的分析載子佔據於能帶中的位置，我們也計畫建構可見光激發─兆赫波探測光譜術系統(optical-pump-THz-probe spectroscopy)，此技術不僅可以分析載子的密度，還可以分析載子在帶內的分布情形，因此可用來研究被可見光激發的載子，同時得到載子在帶內載子弛豫以及在帶間復合的動態過程，而時間解析度與所使用雷射的時間解析度為同一數量級。我們也將利用可見光與兆赫波光譜系統全面性的研究兩種新的材料: 具有獨特二維原子結構的石墨烯(grapheme)，以及一種有機半導體，鈦氧酞菁 (titanylphthalocyanine, TiOPc)。我們將研究多層石墨烯的電子以及聲子特性，並用來與單層石墨烯及石墨比較。而利用計畫所架構的超快雷射光譜分析系統，研究新的鈦氧酞菁有機半導體材料，可以探測其內部電荷的移轉機制，而了解鈦氧酞菁分子與其固態半導體結構的電子特性關聯，將有助於未來有機半導體元件的優化。
越快光學及兆赫頻波光譜奈米結構研究
(2013)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
『超快光譜術』為一種強力的探測技術, 此技術不僅可以探測各種材料的光學與電學性質，還可以取得材料內的動力學與傳輸特性。時間解析的吸收、反射與螢光實驗已經被證實有效且實際運用於分析各種材料，不管是原子、分子或固態材料。飛秒雷射的問世使得人們可以運用兆赫波段，此波段包含了大部分原子、分子的特徵頻率，因此兆赫光譜術已經成為一個新的探測材料電性的工具，甚至於使用在非傳統材料的分析，例如半導體奈米結構。近年來我們團隊使用光學激發探測技術(optical pump-probe technique)、時間解析發光光譜(time-resolved luminescence technique)以及兆赫波時域光譜術(THz time-domain spectroscopy)，已經成功展示出三族氮化物奈米柱的超快載子動態特性，兆赫波時域光譜術使我們了解半導體的電子性質與載子散射生命週期。此外，利用” 混合式氮化銦鎵/ 金奈米晶體” 金屬氧化物半導體結構(hybrid InGaN-nanorod/Au-nanocrystal metal-oxide-semiconductor structure），我們也成功的展示出三維度次波長綠光電漿子奈米雷射，這項工作代表著跨出主動式電漿子元件的一步，可以克服被動式電漿子元件所遇到的耗損難題。本提案中，使用時間解析雷射光譜術，我們將研究與控制在金屬氧化物半導體結構中的同調性表面電漿子，系統性的利用可見光/兆赫波超快光譜術可以讓我們分析載子的激發與弛豫過程，然而在時間解析方面，目前實驗室所使用的時間解析度約200皮秒，不足以研究半導體奈米結構的輻射動力學以及雷射機制，因此在本提案中，我們計畫建構光學升頻技術(upconversion)，其時間解析會與雷射的時間解析在同一個數量級。實驗室已有的可見光激發可見光探測光譜術(optical-pump optical-probe spectroscopy)，此技術主要是可以靈敏的分析載子佔據於能帶中的位置，我們也計畫建構可見光激發─兆赫波探測光譜術系統(optical-pump-THz-probe spectroscopy)，此技術不僅可以分析載子的密度，還可以分析載子在帶內的分布情形，因此可用來研究被可見光激發的載子，同時得到載子在帶內載子弛豫以及在帶間復合的動態過程，而時間解析度與所使用雷射的時間解析度為同一數量級。我們也將利用可見光與兆赫波光譜系統全面性的研究兩種新的材料: 具有獨特二維原子結構的石墨烯(grapheme)，以及一種有機半導體，鈦氧酞菁 (titanylphthalocyanine, TiOPc)。我們將研究多層石墨烯的電子以及聲子特性，並用來與單層石墨烯及石墨比較。而利用計畫所架構的超快雷射光譜分析系統，研究新的鈦氧酞菁有機半導體材料，可以探測其內部電荷的移轉機制，而了解鈦氧酞菁分子與其固態半導體結構的電子特性關聯，將有助於未來有機半導體元件的優化。
越快光學及兆赫頻波光譜奈米結構研究
(2014)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
『超快光譜術』為一種強力的探測技術, 此技術不僅可以探測各種材料的光學與電學性質，還可以取得材料內的動力學與傳輸特性。時間解析的吸收、反射與螢光實驗已經被證實有效且實際運用於分析各種材料，不管是原子、分子或固態材料。飛秒雷射的問世使得人們可以運用兆赫波段，此波段包含了大部分原子、分子的特徵頻率，因此兆赫光譜術已經成為一個新的探測材料電性的工具，甚至於使用在非傳統材料的分析，例如半導體奈米結構。近年來我們團隊使用光學激發探測技術(optical pump-probe technique)、時間解析發光光譜(time-resolved luminescence technique)以及兆赫波時域光譜術(THz time-domain spectroscopy)，已經成功展示出三族氮化物奈米柱的超快載子動態特性，兆赫波時域光譜術使我們了解半導體的電子性質與載子散射生命週期。此外，利用” 混合式氮化銦鎵/ 金奈米晶體” 金屬氧化物半導體結構(hybrid InGaN-nanorod/Au-nanocrystal metal-oxide-semiconductor structure），我們也成功的展示出三維度次波長綠光電漿子奈米雷射，這項工作代表著跨出主動式電漿子元件的一步，可以克服被動式電漿子元件所遇到的耗損難題。本提案中，使用時間解析雷射光譜術，我們將研究與控制在金屬氧化物半導體結構中的同調性表面電漿子，系統性的利用可見光/兆赫波超快光譜術可以讓我們分析載子的激發與弛豫過程，然而在時間解析方面，目前實驗室所使用的時間解析度約200皮秒，不足以研究半導體奈米結構的輻射動力學以及雷射機制，因此在本提案中，我們計畫建構光學升頻技術(upconversion)，其時間解析會與雷射的時間解析在同一個數量級。實驗室已有的可見光激發可見光探測光譜術(optical-pump optical-probe spectroscopy)，此技術主要是可以靈敏的分析載子佔據於能帶中的位置，我們也計畫建構可見光激發─兆赫波探測光譜術系統(optical-pump-THz-probe spectroscopy)，此技術不僅可以分析載子的密度，還可以分析載子在帶內的分布情形，因此可用來研究被可見光激發的載子，同時得到載子在帶內載子弛豫以及在帶間復合的動態過程，而時間解析度與所使用雷射的時間解析度為同一數量級。我們也將利用可見光與兆赫波光譜系統全面性的研究兩種新的材料: 具有獨特二維原子結構的石墨烯(grapheme)，以及一種有機半導體，鈦氧酞菁 (titanylphthalocyanine, TiOPc)。我們將研究多層石墨烯的電子以及聲子特性，並用來與單層石墨烯及石墨比較。而利用計畫所架構的超快雷射光譜分析系統，研究新的鈦氧酞菁有機半導體材料，可以探測其內部電荷的移轉機制，而了解鈦氧酞菁分子與其固態半導體結構的電子特性關聯，將有助於未來有機半導體元件的優化。
越快光譜光伏材料?合研究
(2015)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
越快光譜光伏材料?合研究
(2016)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
近場兆赫頻波光譜研究究
(2010)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
近場兆赫頻波光譜研究究
(2009)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系(所)
近場兆赫頻波光譜研究究
(2011)
安惠榮
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AHN HYEYOUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）