臺(tái)大與日本東京大學(xué)跨國(guó)研究團(tuán)隊(duì)　共同發(fā)表高效率鈣鈦礦雷射技術(shù)

材料系特聘教授暨分子科學(xué)技術(shù)國(guó)際學(xué)程主任陳俊維教授，其研究團(tuán)隊(duì)與日本東京大學(xué)工學(xué)院Prof. Delaunay實(shí)驗(yàn)室，最近在高效率鈣鈦礦雷射之技術(shù)開發(fā)，有重要成果突破。鈣鈦礦材料近幾年來(lái)，是材料科學(xué)界相當(dāng)重要的發(fā)現(xiàn)，特別是其在太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用。自從2009年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，在短短的幾年時(shí)間內(nèi)，已達(dá)到與商用之矽太陽(yáng)能電池相當(dāng)之能源轉(zhuǎn)換效率。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池其最大之優(yōu)點(diǎn)，是其能夠利用溶液的方法(solution process)大面積塗佈印刷製作。與傳統(tǒng)矽太陽(yáng)能電池需要高溫製程相比，因?yàn)槠湓谘u程技術(shù)與材料的成本可大幅降低，被認(rèn)為是下一代非常有潛力之太陽(yáng)能材料。

此外，鈣鈦礦材料亦有相當(dāng)優(yōu)異的發(fā)光特性與量子效率，具有相當(dāng)高的潛力於高效能發(fā)光二極體與雷射的應(yīng)用。然而目前遇到最大的瓶頸是鈣鈦礦材料的穩(wěn)定度不夠好，一直無(wú)法利用半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相當(dāng)成熟之微影(lithography)製程技術(shù)，來(lái)製作高效能的雷射所需的共振腔。本次臺(tái)大與東京大學(xué)組成之跨國(guó)研究團(tuán)隊(duì)，突破此製程技術(shù)的瓶頸。利用目前廣泛用之半導(dǎo)體微影製程技術(shù)，提出所謂「自我修復(fù)(self-healing)」的觀念。在微影製程中，利用材料能自我組裝(self-assembly)與再結(jié)晶(recrystallization)的特性，開發(fā)“Self-Healing Lithographic Patterning”的技術(shù)，大面積製作出高效率的單模雷射(single-mode laser)。此技術(shù)可以利用目前相當(dāng)成熟的半導(dǎo)體微影製程技術(shù)，來(lái)製作大面積、高品質(zhì)之鈣鈦礦光電元件，相當(dāng)具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。其結(jié)果最近發(fā)表於材料領(lǐng)域著名期刊Advanced Functional Materials。圖示即為以此先進(jìn)之微影技術(shù)，將鈣鈦礦材料製作成UTokyo與NTU 雙方校名，並刊登於期刊中。

過(guò)去幾年，臺(tái)大與東京大學(xué)有相當(dāng)密切的交流，並多次舉辦雙邊人員互訪與研討會(huì)。此研究合作是在教育部高教深根計(jì)畫之臺(tái)大新穎材料原子級(jí)科學(xué)研究中心支持下，邀請(qǐng)東京大學(xué)Prof. Delaunay實(shí)驗(yàn)室之助理教授何亞倫博士，於2019年12月至臺(tái)大訪問(wèn)3個(gè)月。期間與臺(tái)大分子科學(xué)技術(shù)國(guó)際學(xué)程之博士生林鉦傑與汪奕達(dá)同學(xué)做密集的討論與實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而開發(fā)出此新技術(shù)。即使之後遇到疫情的影響，雙方無(wú)法互訪，卻依然克服困難，分別在臺(tái)灣與日本將重要的實(shí)驗(yàn)完成並發(fā)表此論文。此項(xiàng)研究成果，除了在技術(shù)上突破瓶頸，最重要的是建立臺(tái)灣大學(xué)與日本東京大學(xué)一個(gè)相當(dāng)成功合作的典範(fàn)。

此項(xiàng)研究成果已於今年10月刊登於 Advanced Functional Materials《先進(jìn)功能材料》 期刊，全文網(wǎng)址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202006283