Brief Introduction to Results

TCECM近年主要學術亮點為二維材料(two-dimensional materials)，複雜氧化物(complex oxides)，拓樸材料(topological materils)以及應用晶體等相關研究，部分簡介如下：

 

(1)台灣大學周方正研究員團隊成長之BiTeI單晶與林敏聰團隊合作表面穿隧掃描顯微（STM）研究，發現了類似PN接面（p-n junction）之不連續現象，極可能運用於新穎自旋電子（Spintronics）元件之製作；並且高品質單晶擁有高載子遷移率與清晰磁量子態，可深入拉許（Rashba）效應之晶體對稱性與電子態關係探索 (Nature Comm., 2014)。

 

(2)拓樸絕緣體方面，台灣大學周方正研究員團隊藉由高品質單晶Pb_1-xSn_xSe發現了狄拉克（Dirac）點連續與不連續態共存之現象，此一發現極可能帶動未來對表面能態微調控之可能性，此項與美國普林斯頓大學及波士頓學院的合作研究成果已發表於頂尖科學（Science, 2013）期刊。

 

(3)石墨烯與二維材料相關研究

石墨烯在2004年被證實可以單獨存在後，它特殊的單層原子性質，同時具備電阻率最小、導電性最佳、高穿透度以及高導電度，被視為「矽」之後的關鍵材料，極具前瞻性。TCECM團隊將石墨烯應用於半導體製程、電晶體原件及光電材料研究上，有亮眼成果。

（a）石墨烯原子層材料在電子及光電上之應用

台灣大學陳俊維教授團隊致力於石墨烯元件光學特性研究，已能將石墨烯單層原子晶體運用於有機及矽晶等不同系統的太陽能電池之上。由於石墨烯特殊的單層原子性質，同時具備高穿透度以及高導電度，應用於太陽能電池透明導電電極上能大幅提升其效能，極具前瞻性。此外，運用單層原子及二維材料的特性，與特殊光敏材料結合，做出以不同波長之光調變造成不同摻雜模式的石墨烯電晶體元件，此研究可望促進石墨烯應用於積體電路製程的發展(Advanced Materials, 2015; Energy & Environmental Science, 2015; Advanced Materials, 2013; Angew. Chem. 2012; Nano Lett. 2012)。

（b）半導體材料瓶頸重大突破，讓摩爾定律保持長遠活力

二硫化鉬是繼石墨烯之後，備受國際科學家關注的層狀材料，單層的二硫化鉬具有良好發光效率，不僅反應快速，電晶體也較為穩定，被視為是5奈米製程以後，最有機會取代「矽」的關鍵通道材料(channel material)，極具前瞻性。TCECM團隊李連忠(KAUST)與張文豪(交大電物)已經開發出以CVD成長單層二維半導體在2”晶圓上的技術，並且首度生長出原子級介面的p-n異質接面(Science, 2015)。此項重大突破將有助於二硫化鉬等材料未來應用於 2 奈米半導體製程技術之中，未來將持續開發二維半導體在5奈米之後的製程技術。

 

(4) 氧化物磊晶開發平台

朱英豪老師團隊以建立起世界一流之氧化物磊晶開發平台為目標。平台目前每年皆領先國際開發出新的氧化物磊晶系統，同時間與國內外研究團體進行跨領域合作，此平台持續提供高品質之氧化物磊晶薄膜於國內外超過50個研究團體使用，每年可以發表超過20篇高品質的論文，所發表的論文，每年的引用數超過1000，目前持續增加中。重要成果發表於Nature Communication與Science Advances等國際頂尖期刊，成果豐碩，平台已達世界級之水準。(Nature Commun. 2016, 2018)

朱英豪老師團隊開創雲母電子學，率先全球利用透明可撓雲母為基板，成長氧化物凡德瓦磊晶，為氧化物磊晶成長的重要突破。本技術之突破首重讓功能性氧化物薄膜具有透明可彎性。台灣獨立研發柔性雲母電子，打破幾千年來氧化物硬且易碎之盲點，賦予氧化物優異可彎曲與光透性新型態，同時保有傳統耐熱耐酸鹼特點，自此，雲母電子搖身成透明可撓式電子的重要發展平台(Sci. Adv., 2017)。

 

(5) 應用晶體研究

TCECM不僅學術成果亮眼，並有效地鏈結了基礎科學與產業需求。從103年至今，技轉金超過7600萬，建教合作計620萬元，協助成立3間公司，衍生投資金額至今為4.35億台幣。其中計畫主持人周明奇教授更獲頒科技部(國科會)產學傑出獎（100，103年）及行政院科技貢獻獎（103年）。TCECM主要應用亮點有高放光閃爍晶體、光激發光輻射劑量學晶體、高功率雷射晶體及石墨稀與二維材料相關研究等，相關說明如下：

（a）高放光閃爍晶體

高放光閃爍晶體晶體是正子斷層顯影術(PET)偵測器的核心材料，可大幅提高影像解析度，可偵測的腫瘤大小由原先的10 mm縮小至4 mm，對早期偵測惡性腫瘤有很大的貢獻。此技術大幅降低國內發展PET設備成本，並提升國際競爭力。本項產品效益相當驚人，專利授權給明宏晶體科技股份有限公司，該公司於102年底跟中山大學簽約，經幾年的耕耘，106年營收已逾一億，未來將以專利授權及衍生利益金方式回饋。

（2）光激發光輻射劑量學晶體

本晶體可用以偵測環境與個人輻射劑量是否超標，但晶體之生長與劑量計之製造主要被美國所壟斷。TCECM計畫開發出以簡易方式成功製備光激發光輻射劑量學晶體，大幅提升技術自主性，未來除可應用於石化工業、核能、醫療等產業，亦可應用於家用偵測食物、環境與個人輻射計量是否超標。全家人的輻射安全，家家戶戶將可自行把關。

（3）高功率雷射晶體

高功率雷射晶體也試製備困難度非常高的材料，過往台灣所需的晶體材料皆須仰賴國外進口。TCECM所研發出的雷射晶體（Nd:Y₃Al₅O₁₂ (YAG) 摻釹釔鋁石榴石），功率約為目前市面一般商用晶體的2倍，可更廣泛的應用於國防軍事、工業加工、醫學美容等用途，於104年已技轉給國內廠商。