奈米級鈣鈦礦結合單晶光纖為全光子晶片鋪路

作者 : MOST

由國立東華大學物理系暨光電系、國立海洋大學光電系以及美國洛杉磯加大(UCLA)電機系合組的跨領域研究團隊,成功結合奈米級鈣鈦礦與單晶光纖,可望打造更輕薄、節能、平價製作成本且可規模化量產塗佈製程的新一代雷射元件...

由國立東華大學物理系暨光電系、國立海洋大學光電系以及美國洛杉磯加大(UCLA)電機系合組的跨領域研究團隊,歷經兩年研究後成功找到關鍵技術,可望將太陽能材料、雷射與半導體晶片整合,成為更輕薄、節能、平價製作成本且可規模化量產塗佈製程的雷射元件。

新興的太陽能源材料——鈣鈦礦與光纖元件,分別在綠能與光學晶片扮演關鍵角色,近來隨著節能與微小化趨勢,這兩種材料的整合被視為下世代全光化積體電路(IC)之重要目標。目前全球IC的製作已邁入數奈米以下之微小製程,實現低能耗與微型化光纖雷射勢在必行。

然而,多數鈣鈦礦雷射因天生散熱性較差,僅能於低溫運作,無法相容於室溫下操作的全光化IC,且有違節能願景;再者,多數鈣鈦礦雷射仰賴昂貴脈衝雷射驅動,相較於微型光纖元件,脈衝雷射驅動代表大體積與高維護成本,在與IC的整合上困難度大增。

該跨國研究團隊在在科技部(MOST)計畫的支持下,率先提出以平價低製作成本、簡易且可量產塗佈法,將奈米級鈣鈦礦披覆於具原子級平整度之高品質單晶光纖上。在室溫下實現極低能耗太陽能材料雷射,一舉突破多年來所侷限瓶頸。

此外,搭配奈米尺度檢測,解開單晶光纖本身高導熱係數與兼具微型共振腔等特性,顛覆以往對於鈣鈦礦熱不穩定性和必要脈衝雷射光驅動之認知,並大幅縮小雷射體積至比人類頭髮直徑更細小的單晶光纖上,有效融合光纖波導的光學特性和鈣鈦礦材料的增益特性。在未來跨領域的應用上,還可透過改變鈣鈦礦材料之成份,進一步得到多波長輸出的光纖雷射,可望大幅降低製備積體光學晶片的複雜度與門檻。

研究團隊的突破性研究可望滿足下世代全光化IC更小、更節能的需求,為能源材料與半導體IC整合取得先機;研究成果並已獲刊登於今年2月的國際學術期刊《先進材料》(Advanced Materials)。

活動簡介

人工智慧(AI)無所不在。這一波AI浪潮正重塑並徹底改變科技產業甚至整個世界的未來。如何有效利用AI協助設計與開發?如何透過AI從設計、製造到生產創造增強的體驗?如何以AI作為轉型與變革的力量?打造綠色永續未來?AI面對的風險和影響又是什麼?

AI⁺ 技術論壇聚焦人工智慧/機器學習(AI/ML)技術,涵蓋從雲端到邊緣、從硬體到軟體、從演算法到架構的AI/ML技術相關基礎設施之設計、應用與部署,協助您全面掌握AI最新技術趨勢與創新,接軌AI生態系佈局,讓機器學習更快速、更經濟、更聰明也更有效率。

贊助廠商

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論