雷射客製化臺研發積體光路關鍵技術

在積體電路（IC）朝向節能與微小化的「積體光路」發展趨勢下，如何將新興太陽能材料「鈣鈦礦」與光纖結合是其中的關鍵技術。為此，由東華大學副教授賴建智組成的跨領域研究團隊花費2年時間，成功研發出較目前製程更節能、平價且可量產的鈣鈦礦塗佈技術，獨步全球。

左起為國立臺灣海洋大學光電與材料科技學系助理教授羅家堯、國立東華大學物理學系教授馬遠榮、科技部自然司司長羅夢凡、國立東華大學物理學系副教授賴建智。（科技部提供）

科技部9日舉行研究成果發表記者會，自然司長羅夢凡表示，鈣鈦礦是過去較常使用在製作太陽能板的材料，而鈣鈦礦與光纖平臺的整合，是積體電路邁向「積體光路」世代的重要目標。但多數鈣鈦礦雷射因散熱性差、需仰賴大型且昂貴的脈衝雷射驅動，有無法在室溫下操作、維護成本高等缺點，因此在與積體電路的整合上相當困難。

然而，在科技部計畫的支持下，由東華大學物理系暨光電系副教授賴建智所帶領的跨領域研究團隊，歷經2年時間，研發出低成本、簡易且可量產的塗佈法，將奈米級的鈣鈦礦披覆在原子級平整度的高品質單晶光纖上，成功將太陽能材料、雷射與積體電路整合，突破科學界多年來的瓶頸；研究成果獲登於今年2月國際頂尖學術期刊《先進材料》。

賴建智說明，團隊研發出的雷射元件本身就是光纖，有利後續對接積體電路中的光纖，並縮減元件體積，有較目前的製程更省錢、更能跟積體電路整合的優點。只要把比人類頭髮還細的光纖浸泡到鈣鈦礦溶液中，高溫烘烤後就能製作出平價的發光材料，同時克服現有鈣鈦礦雷射散熱不佳的問題，未來若能用電激發，將可取代現有的半導體雷射。

此外，賴建智也提到，只要調整鈣鈦礦的元素組成比例，就可以輸出不同波長的光纖雷射，具客製化彈性，可大幅降低製備積體光學晶片的複雜度與門檻。

科技部表示，研究團隊研發出的多項成果具有突破性貢獻，不僅滿足全光化積體電路更小、更節能的必要需求，為能源材料與半導體IC整合取得先機，更彰顯臺灣雷射技術領先全球。◇