【全球首创】台湾团队开发太阳能材料雷射，有

能源与积体电路产业日新月异，目前全球IC 制作已迈入数个纳米以下之微小制程，然而，目前业界普遍使用的半导体材料，仍使用昂贵的制程设备。

针对此问题，台湾团队首创运用常见于太阳能板的钙钛矿材料，开发出平价且极低能耗的创新雷射元件，有望整合进现有半导体积体电路、进入商业应用，不仅省钱，更搭上当前的节能与微小化趋势。

台湾团队结合太阳能材料钙钛矿与光纤，研发出更轻薄、节能、平价的雷射元件，今年2月登上国际顶尖学术期刊先进材料(Advanced Materials)，未来有望取代现有半导体雷射，可说是积体光路领域重大突破。

台湾团队成功找到关键技术，将太阳能材料、雷射与半导体积体电路(IC)整合

钙钛矿是一种过去比较常使用在制作太阳能板的材料，研究团队这次把钙钛矿涂抹在光纤上，发展出全球首创可以在室温下操作、低耗能的太阳能材料雷射，未来有机会可以整合进现有半导体积体电路。

业界耳熟能详的「积体电路」一词，事实上，因为光的传递讯号速度更快，有潜力提高资料处理效率，因此研究上一直都有在往「积体光路」发展。

平价、简易、可量产的光纤制程，有望取代现有的半导体雷射

相比于业界使用的半导体材料，需要使用昂贵的制程设备。团队研发出的雷射元件具备制程更省钱、更能跟积体电路整合的优点。

该研究团队率先提出以平价低制作成本、简易且可量产涂布法，将纳米级钙钛矿披覆于具原子级平整度之高品质单晶光纤上。

在室温下实现极低能耗太阳能材料雷射，一举突破科学界多年来所局限瓶颈，为全球首创。

此外，搭配纳米尺度检测，解开单晶光纤本身高导热系数与兼具微型共振腔等特性，颠覆以往科学界对钙钛矿热不稳定性和必要脉冲雷射光驱动之认知，并大幅缩小雷射体积至比人类头发直径更细小的单晶光纤上，有效融合光纤波导的光学特性和钙钛矿材料的增益特性。

团队开发出平价、简易、可量产的制程，把比人的头发还细的光纤浸泡到钙钛矿溶液中，高温烤一烤后，就能形成平价的发光材料，同时克服现有钙钛矿雷射散热不佳，只能在低温环境操作的问题。

多数钙钛矿雷射因天生散热性较差，仅能于低温运作，无法相容于室温下操作的全光化积体电路，且有违节能愿景;再者，多数钙钛矿雷射仰赖昂贵脉冲雷射驱动，相较于微型光纤元件，脉冲雷射驱动代表大体积与高维护成本，在与IC 平台整合上，困难度大增。

团队研发出的太阳能材料雷射，由于本身就是光纤，有利后续对接积体电路中的光纤，并缩减元件体积。这项太阳能材料雷射未来如果能用电激发，有机会进入商业应用，取代现有的半导体雷射。

此外，只要调整钙钛矿的元素组成比例，就可以输出不同波段的红光、绿光、蓝光等，具客制化弹性。未来在跨领域应用上，可以大幅降低积体光学镜片的复杂度跟门槛。

团队研究成果不仅彰显台湾雷射技术领先全球，也可以满足下世代全光化积体电路更小、更节能的必要需求，为能源材料与半导体IC 整合取得先机。

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文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0312/730.html