臺科大何清華團隊以三硫化鋯研究成果推動量子與光電應用發展

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臺科大何清華團隊以三硫化鋯研究成果推動量子與光電應用發展

臺科大應科所何清華特聘教授團隊近期成功開發成長出新穎的單一軸向性二維光電半導體材料-三硫化鋯 (ZrS₃)，並首次揭示三硫化鋯具備多重激子 (Exciton) 態的獨特光學特性。研究團隊也利用三硫化鋯堆疊製成異質結構的偏振光太陽能電池與光檢測二極體，展現不同偏振光方向下顯著的光極化響應差異，為光電半導體量子材料的實際應用開啟新契機。此研究成果刊登於國際頂尖期刊《先進科學》 (Advanced Science)，通常頂尖高點數期刊發表需要多團隊合作，此次則由何清華特聘教授團隊獨立完成，彰顯研究團隊的實驗技術與創新能力值得推崇。

臺科大何清華特聘教授「以自主開發之量測技術突破二維光電半導體多重激子態研究」，獲選2024美國光學學會會士。

何清華特聘教授表示，透過團隊自主開發的極化熱調制反射光譜和極化光致發光量測技術，研究發現具有5道不同能階且具相互垂直偏振的激子態發光，可提供多個不同能量與偏振方向的光學量子態 (Quantum States)，進一步推動光電元件與量子科技的發展。

臺科大何清華特聘教授以偏振片和電腦液晶螢幕放光為例，解釋線偏振光。圖中偏振片在(E||b)操作時為透明，類似激子發光偏振方向為平行ZrS3之b軸。

臺科大何清華特聘教授以偏振片和電腦液晶螢幕放光為例，解釋線偏振光。圖中偏振片在(E||b)操作時為透明，類似激子發光偏振方向為平行ZrS₃之b軸。

臺科大何清華特聘教授以偏振片和電腦液晶螢幕放光為例，解釋線偏振光與量子數位。圖中右邊亮區發b軸的偏振光(E||b)，可視為「1」的操作，而左邊偏振片轉90度後呈黑色(E⊥b)，可視為偏振光「0」的操作。

何清華特聘教授說明，二維光電半導體的發展承襲諾貝爾物理獎的兩大技術突破，包括以石墨烯(Graphene)為基礎的二維半導體技術，以及氮化鎵(GaN)激子態為基底的白光發光元件製造技術，而二維光電半導體的開發，則結合超薄、平滑、易於閘控的結構特性與激子態易生成的優勢。若進一步在二維材料的平面上產生額外的晶軸向性，就能同時實現偏振光的光學特性與非對稱電學特性的量子態，並可提供數位化訊號。而以三硫化鋯為代表的此類新穎二維半導體，具備電子元件、光電與發光元件以及量子材料的多功能性，未來應用前景無限廣闊。

臺科大應科所何清華特聘教授團隊近期成功開發成長出新穎的單一軸向性二維光電半導體材料-三硫化鋯 (ZrS3)，並首次揭示三硫化鋯具備多重激子 (Exciton) 態的獨特光學特性。

臺科大應科所何清華特聘教授團隊近期成功開發成長出新穎的單一軸向性二維光電半導體材料-三硫化鋯 (ZrS₃)，並首次揭示三硫化鋯具備多重激子 (Exciton) 態的獨特光學特性。

何清華特聘教授在新穎二維半導體量子材料晶體成長與非對稱光學特性研究領域深耕超過25年，開發成長極高品質的二維半導體晶體，多次與國內外合作者發表於頂尖學術期刊。此外，在二維半導體光電子材料與元件領域的傑出貢獻，讓他獲選為2024年美國光學學會會士 (2024 OPTICA Fellow)，並連續四年榮登史丹佛大學公佈的全球「終身科學影響力」與「年度科學影響力」前2%頂尖科學家榜單 (World’s Top 2% Scientists)，學界成就卓越。

此項三硫化鋯的非對稱發光與光學特性研究成果，將開啟非對稱二維偏振光光電半導體與量子材料的研究契機，俾益於未來光電、半導體與量子科技的蓬勃發展。

臺科大何清華特聘教授(右)與實驗室學生Adzilah Shahna Rosyadi一同堆疊研發偏振光太陽能電池與光檢測二極體。