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同調共振能量轉換:新物理機制產生之電致量子點雷射

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同調共振能量轉換:新物理機制產生之電致量子點雷射

●技術簡介:
本研究發現新物理機制,稱為同調共振能量轉移,利用該機制,我們成功展示第一個電激發膠體量子點雷射。為了與該機制配合,在發光層混摻兩種量子點,使能夠產生多重反射形成同調共振迴圈,因此在此共振迴圈內施子與受子可以達到同調共振能量轉移的效應。而產生雷射的現象,本技術可以推廣到其他量子點而產生不同波長的雷射。
●技術之科學突破性:
本研究提出了一個新的物理機制,稱之為同調佛爾斯特共振能量轉移(Coherent Förster Resonance Energy Transfer),簡稱為CFRET。FRET是一個在化學、生物、物理很有用的物理效應,例如:增進太陽能電池效率,用之於生物感測器,乃至於生物分子鑑定。其背後基本原理是一個施子吸收能量後,因為施子與受子的能階有重疊的特性,因此施子能夠將所吸收的能量有效轉移到另一個受子,而導致受子可以產生較大的發光強度。這是兩個單體間的交互作用。
量子點因為量子侷限效應,具有很高的發光效率,因此是一個作為發光元件的材料,現今已有量產的發光二極體(LED)產品,但是還沒有任何報導成功製作出膠體量子點電激發雷射,其主要原因在於雷射的產生需要居量反轉,但是如果在能帶產生夠多的電子、電洞對,很容易造成Auger效應,而致使發光效率降低。並且一般的雷射需要兩個完美的反射鏡面,當作共振腔,這是一個複雜的步驟,導致成本昂貴。
本研究所提出的CFRT機制,可以用來克服所有上述的困難,其基本原理是在量子點發光層,混摻兩種不同量子點,稱之為施子與受子,當兩者之能階符合FRET時,就會有能量轉移,而當光子在混摻的發光層行走時,會受到多重反射,而形成同調的共振腔迴路,此時因為同調的關係,因此在迴路中的施子可以同步的將能量轉移給受子,是故大大的增加了受子發光的能力,也因此可以容易產生雷射的現象,是故我們將這個新的機制稱之為CFRET,亦即是同調再加上FRET的效應,這個效應可以避免了量子點居量反轉的困難,並且同調共振腔是由於多重散射形成的,不需要傳統繁雜的反射鏡面。因此本研究成果被期刊審查者評論為該領域近十年最具突破性的研究。

國立臺灣大學

臺大現有16個學院(含重點科技研究學院、創新設計學院、共同教育中心、國際學院、進修推廣學院),58個學系、146個研究所、34個碩博士學位學程,橫跨自然科學與人文社會藝術領域,每學期所開課程數近8,000 班,無論所擁有的學術領域或開設之課程數,在全國大學中均無出其右者,學生就讀於臺大,無疑是進入最為豐富的知識寶庫,可獲得最多元而優質的學習機會。

聯絡人

  • 姓名:林夏玉

  • 電話:02-3366-5115分機65515

  • 地址:10617 臺北市羅斯福路四段一號

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其他資訊

  • 展館別:未來科技館 2023半導體專區

  • 所屬代表參展單位:國家科學及技術委員會

  • 主要應用領域:電子與光電

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  • 技術成熟度:試量產

  • 展示目的:可交易技術、商機推廣、研發成果展示

  • 流通方式:自行洽談

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