賀! 陳俊維教授與日本東京大學跨國研究團隊 共同發表高效率鈣鈦礦雷射技術

臺大與日本東京大學跨國研究團隊 共同發表高效率鈣鈦礦雷射技術

材料系特聘教授暨分子科學技術國際學程主任陳俊維教授,其研究團隊與日本東京大學工學院Prof. Delaunay實驗室,最近在高效率鈣鈦礦雷射之技術開發,有重要成果突破。鈣鈦礦材料近幾年來,是材料科學界相當重要的發現,特別是其在太陽能電池上的應用。自從2009年發現以來,在短短的幾年時間內,已達到與商用之矽太陽能電池相當之能源轉換效率。鈣鈦礦太陽能電池其最大之優點,是其能夠利用溶液的方法(solution process)大面積塗佈印刷製作。與傳統矽太陽能電池需要高溫製程相比,因為其在製程技術與材料的成本可大幅降低,被認為是下一代非常有潛力之太陽能材料。

此外,鈣鈦礦材料亦有相當優異的發光特性與量子效率,具有相當高的潛力於高效能發光二極體與雷射的應用。然而目前遇到最大的瓶頸是鈣鈦礦材料的穩定度不夠好,一直無法利用半導體產業相當成熟之微影(lithography)製程技術,來製作高效能的雷射所需的共振腔。本次臺大與東京大學組成之跨國研究團隊,突破此製程技術的瓶頸。利用目前廣泛用之半導體微影製程技術,提出所謂「自我修復(self-healing)」的觀念。在微影製程中,利用材料能自我組裝(self-assembly)與再結晶(recrystallization)的特性,開發“Self-Healing Lithographic Patterning”的技術,大面積製作出高效率的單模雷射(single-mode laser)。此技術可以利用目前相當成熟的半導體微影製程技術,來製作大面積、高品質之鈣鈦礦光電元件,相當具有工業應用價值。其結果最近發表於材料領域著名期刊Advanced Functional Materials。圖示即為以此先進之微影技術,將鈣鈦礦材料製作成UTokyo與NTU 雙方校名,並刊登於期刊中。

過去幾年,臺大與東京大學有相當密切的交流,並多次舉辦雙邊人員互訪與研討會。此研究合作是在教育部高教深根計畫之臺大新穎材料原子級科學研究中心支持下,邀請東京大學Prof. Delaunay實驗室之助理教授何亞倫博士,於2019年12月至臺大訪問3個月。期間與臺大分子科學技術國際學程之博士生林鉦傑與汪奕達同學做密集的討論與實驗,進而開發出此新技術。即使之後遇到疫情的影響,雙方無法互訪,卻依然克服困難,分別在臺灣與日本將重要的實驗完成並發表此論文。此項研究成果,除了在技術上突破瓶頸,最重要的是建立臺灣大學與日本東京大學一個相當成功合作的典範。

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

陳俊維教授