歷經兩年研究 東華大學成功突破鈣鈦礦雷射侷限

近年來,太陽能材料「鈣鈦礦」,在綠能和積體電路產業等領域,逐漸受到重視。但現行的鈣鈦礦應用在積體電路上,只能低溫運作,而且成本較高。東華大學團隊在科技部支持下,歷經兩年的研究,找出其中的關鍵技術;可以在室溫下,來完成低耗能又平價的太陽能材料雷射元件,為能源材料和半導體結合找到新的突破口。
 
小小儀器,展示太陽能材料「鈣鈦礦」和光纖的應用,只要調整其中的成分比例,就能得到不同波段的雷射光纖。這是東華大學團隊,在鈣鈦礦領域的新發現。

東華大學物理學系副教授賴建智說明,「最早(鈣鈦礦)是用在太陽能,那後來發現它的發光效率很高,所以開始有人把它做成發光元件,但是壽命都很短(可能幾分鐘)。我們把它放在這個導熱係數比較高的這個單晶光纖上面呢,就可以大幅增加它的壽命,超過5個小時。」
 
鈣鈦礦是新興的太陽能源材料,容易合成、容易調整發光特性,還具備優異的光電特性,但缺點是容易因為水、氧而裂化,元件壽命會受環境影響而降低。

而鈣鈦礦和光纖平台整合,被視為光電產業,未來「全光化」積體電路的目標。研究團隊改良現行「鈣鈦礦雷射」效能低、成本高的情況,用低成本方式,搭配高導熱單晶光纖,讓兩者有更好的融合。

東華大學物理學系副教授賴建智解釋,「基本上,積體電路未來還是要搭配光,因為光的訊號在做處理比較快,因為它這個材料的發光效率很高,所以基本上做雷射元件蠻容易的;而且我們的製程,也可以克服水氣跟氧氣的問題,延長元件的壽命,首先達到可以跟IC整合的這個潛力。」

相關研究,突破鈣鈦礦雷射的侷限,也為能源材料和半導體IC整合,找到新的突破點;未來可望能在積體光學晶片的發展和應用層面,帶來更多幫助。

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