學術研究

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奈米光電實驗室 實驗室房號 :IL-411 連絡電話: +886-3-4227151-25237 | 實驗室網站:
指導教授:
研究介紹: 研究領域:
奈米金屬結構光電物理元件、金屬光學、電磁光學、光電轉換、短距離光連結

研究內容:

奈米金屬結構光電轉換元件

實驗驗證准局域(quasi-localized)電漿子驅動之熱電子光電轉換元件




光電電磁問題

以模擬退火演算法及考慮太陽光譜權重對具金屬背電極之太陽能電池設計寬頻與全向位抗反射層




制有損膜層引入之角度不匹配於CIGS太陽能電池中間層與抗反射層之最佳化設計

在抗反射的基本問題中,我們揭露在有損(lossy)膜層介入下,反射率與穿透率之角度頻譜(angular spectrum)與波長頻譜皆存在極值所對應之入射角度與波長不匹配(mismatch)之情形;亦即極低之光反射率並不等同入射進太陽能電池吸收層之光強度為極大。




平行化高速光連結系統模擬

平行化高速光連結系統之傳輸特性模擬起源於【經濟部學界科技專案計畫】之需求。這方面之研究,我們著重於了解各光電元件之相關參數特性與光路之視準誤差,對系統之傳輸特性所造成之影響。

本實驗室已運用RSoft Design Group所發展之OptSim軟體,完成平行化(4x46x6

8x8等)高速光連結系統之系統模型,如下圖所示。研究探討之重點主要在於掌握對主動元件之特性描述及其對系統傳輸效能之影響;包括

  1. VCSEL-MMF Alignment Tolerance Studies
  2. Impacts of RIN and Injection Current from VCSELs on the BER Performance
  3. Nearest Neighbor Crosstalk Studies at 10 Gb/s or above in Parallel Optical Interconnect System

並提出為因應特定之傳輸要求[bit per second (bps)bit error rate (BER)]所需之元件規格。


研究計畫
執行職稱 計畫名稱 計畫執行時間 補助單位 補助經費
主持人 於異質接面電漿子耦合增強之熱電子光電轉換中載子於奈米金屬之動態行為研究(109-2221-E-008 -080 -MY2) 2020/08/01 - 2022/07/31 科技部
主持人 於異質接面電漿子耦合增強之熱電子光電轉換中載子於奈米金屬之動態行為研究(108-2221-E-008 -083) 2019/08/01 - 2020/07/31 科技部
主持人 時間解析以熱電子為基礎之光電轉換中載子於奈米金屬結構之動態行為(107-2112-M-008 -019) 2018/08/01 - 2019/07/31 科技部
協同主持人 「矽光子及積體電路」專案研究計畫之推動及管理計畫(107-2218-E-011 -009 -MY5) 2018/04/01 - 2022/11/30 科技部
主持人 理論極限與實驗探究以「熱電子」為基礎之可見光頻段光電能源轉換(106-2221-E-008-077) 2017/08/01 - 2018/07/31 科技部
主要儀器設備:


Light Sources

- Newport TLS260-250Q Tunable Light Source, High Intensity, 350 - 1800 nm, 250 W QTH.

- Agilent 81940A Compact Tunable Laser Source, C+L, High Performance

- Newport R-30990 He-Ne Laser

- Ocean Optics HL-2000-LL Tungsten Halogen Source

- Santec TSL-550 Tunable Semiconductor Laser

- Laser Diodes

Optical Measurement

- Agilent 86142B Optical Spectrum Analyzer

- Agilent N7788BD Optical Component Analyzer

- Newport 2936-R High Performance Dual Channel Optical Power Meter

- Newport 819D-SL-3.3-CAL Integrating Sphere Detector

- Ocean Optics HR2000+ES Spectrometer

Optoelectronics/Electrical Measurement

- Keithley 6430 Sub-Femtoamp Remote SourceMeter

- Keithlink Probe Station/Probe Positioners

- Thorlabs ITC4001 Benchtop Laser Diode/TEC Controller

Microscope System

- OLYMPUS SZX-7 Zoom Stereo Microscope System

Optomechanics

- Newport URS75BCC Rotation Stage + CONEX Controller


論文著作與專利:
期刊論文  
NO. 內容
1   Yin-Jung Chang*, Ko-Han Shih, and Chun-Yu, Hsiao, "Photonic-plasmonic hot-electron-based photodetection with diffracted-order-resolved leaky plasmonic mechanisms", Nanophoton., vol. 11, pp. 4439-4453, Aug. 2022.
2   Yin-Jung Chang*, Ko-Han Shih, and Karthickraj Muthuramalingam, “Aluminum-based concurrent photonic and plasmonic energy conversion driven by quasi-localized plasmon resonance,” Opt. Express, vol. 28, pp. 37669-37685, Dec. 2020.
3   Ko-Han Shih and Yin-Jung Chang*, "Internal photoemission for photovoltaic using p-type Schottky barrier: Band structure dependence and theoretical efficiency limits," J. Appl. Phys., vol. 123, p. 023107, Jan. 2018.
4   Yin-Jung Chang* and Ren-Wei Feng, “Hybrid plasmonic mode converter – Theoretical formulation and design with a graphical approach” Appl. Opt., vol. 56, pp. 5501-5510, Jul. 2017.
5   Yin-Jung Chang* and Ren-Wei Feng, "Embedded-Silicon-Strip-to-Hybrid-Plasmonic Waveguide Polarization Mode Converter," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 29, pp. 759-762, May 2017.
教授課程

大學部必修課程

OS2003 電磁學(一)(107、108學期)

OS2004 電磁學(二)(107、108下學期) Lecture Notes on Ch. 10 Plane EM Waves

OS2010 電子學實驗(97年、98年下學期)

OS2011 光電半導體物理(97 - 101年、106學期) Lecture Notes on Ch. 3 Introduction to the Quantum Theory of Solids

OS3002 光電工程概論(103 - 105下學期)

大學部選修課程

OS3016 電磁學(三)(109、110學期)

研究所一般課程

OS6023 輻射與檢測
OS6072 光電半導體物理與元件(英語授課)
OS7104 積體光學(英語授課)
OS7160 光電半導體物理基礎(英語授課)
OS7168 光電電磁原理(英語授課)
OS7201 光時域有限差分法分析電電磁光學(中文、部分英語或全語授課)

OSA020 電磁學(97年上學期碩士在職專班)

研究所專題課程

OS6060 高等積體光學專論
OS7131 電磁理論專題(語授課)
OS7183 光電元件物理專題(英語授課)

研究團隊
博士後研究員
在學學生
博士生:

碩士生:




學士生:



畢業學生
博士班畢業生:
碩士班畢業生:

畢業學生就業情形:

O2008/09 - 2011/01:

O2008/09 - 2011/01: 旺宏電子(Macronix International Co., Ltd.)/台積體電路製造股份有限公司(TSMC)

O2009/09 - 2011/07: 積體電路製造股份有限公司(TSMC)

O2009/09 - 2011/10: 元晶太陽能科技(TSEC Corp.)

O2010/09 - 2012/07: 群創光電股份有限公司(Innolux Corp.)

O2010/09 - 2013/06: 世界先進積體電路股份有限公司(Vangard International Semiconductor Corp.)

O2010/09 - 2013/06: 聯華電子股份有限公司(UMC)

O2011/09 - 2013/07 學碩士五年: 積體電路製造股份有限公司(TSMC)

O2012/09 - 2014/07: 積體電路製造股份有限公司(TSMC)

O2013/09 - 2015/07 學碩士五年: 群創光電股份有限公司(Innolux Corp.)

O2014/09 - 2016/07: 美國Univ. of Central Florida光學學院博士班

Karthickraj Muthuramalingam 2014/09 - 2016/07:台灣工業技術研究院(Ind. Technol. Res. Inst. of Taiwan, R.O.C.)

O2014/09 - 2016/11: 群創光電股份有限公司(Innolux Corp.)
O2015/09 - 2017/07: 聯華電子股份有限公司(UMC), Cadence Design Systems, Inc.

O2016/10 - 2019/11: 仁寶電腦工業股份有限公司(COMPAL Electronics, Inc.)

Hữu Thọ Triệu 2021/02 - 2023/01: 中央研究院應用物理研究所


畢業論文:

O昌:以金屬與多層介電質組態實現可運用於矽基奈米光路之波90度轉結構(2011/01)


O垣:以金屬與多層介電質組態為基礎之新型波導布拉格光柵(2011/01)


O廷:以模擬退火演算法及考慮太陽光譜權重對具金屬背電極之太陽能電池設計寬頻與全向位抗反射層(2011/07)


O倫:以非對稱金屬與多層介電質組態實現可運用於奈米光路之方向性耦合器極化分離器(2011/10)


O宇:發展半解析法以設計高次模態合成之三維波導電漿子布拉格光柵(2012/07)


O威:橫電極化光波入射非對稱「金屬-介電質」多層結構之共振耦合研究(2013/06)


O翰:以保角映射結合傳輸線網路法設計與分析表面電漿轉折波導 - 理論計算與數值模擬之比(2013/06)


O勝:有損中間層引介之光學效應於實現最大光穿透率至薄膜太陽能電池吸收層之研(2013/07)


O桓:探討包含金屬之非對稱、單一位能障壁系統中輻射 模態致發之共振光學穿(2014/07)


O憲:光波至混合電漿波導極化模態轉換器(2015/07)


O涵:理論探討以金屬內部光輻射為基礎之太陽能光電轉換(2016/07)

Karthickraj Muthuramalingam: Polarization-insensitive two-dimensional metallic absorbers in structured metal-insulator-metal configuration for plasmon-enhanced photoelectric conversion (2016/07)

- O偉:基於模態漸變得嵌入式矽波導至混合電漿波導之極化模態轉換器(2016/11)

- O瑜(與台大工程科學所陳昭宏老師共同指導):基於標準CMOS製程並具T型多晶矽光柵之崩潰式光感二極體(2017/06)

- O:具耦合電漿子增強之可見光波段電漿子光偵測器(2019/11)

學士班畢業生:

2010: O宇(中央大學光電研究所)、張O翔(中央大學光電研究所博士,指導教授張正陽博士)

2011: O

2012: O勝(中央大學光電研究所)

2014: O憲(中央大學光電研究所)、施O涵(中央大學光電研究所、美國Univ. of Central Florida光學學院博士班)、邱O彥(清大物理研究所)、資O慶(交大光電研究所、美國Univ. of Virginia電機工程系博士班)

2015: O瑜(台大工程科學研究所)、杜OO(交大電子工程研究所)

2017: OO(美國University of Arizona光學學院碩士班、美國Univ. of Rochester博士班)、呂O(台大工程科學研究所)、劉OO(台大電子工程研究所、比利時imec/KU Leuven博士班)

2018:OO(中央大學光電研究所)

2019: O(交大光電所碩士班)

2020: O(交大光電所碩士班)、O(瑞士ETH Zurich MSc in Quantum Engineering)

2023: O智(交大光電所碩士班)

實驗室招生資訊

We constantly look for M.S. and Ph.D. students who are self-motivated,

  • interested in photonics, electromagnetics, semiconductor physics, solid state physics, and/or nanophotonic device fabrications,
  • not afraid of engineering math or mathematical methods for physics,
  • patient, dare to explore things having no standard answers, and not getting frustrated easily.

If you appreciate having weekly/biweekly one-on-one meeting with Prof. Chang and believe this may be of any help to you, you are the one who shall enjoy your study/research in this group. For more details, please contact Prof. Chang.


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