量子光電專題中心

計畫摘要

量子科技的興起對於光電元件發展開啟了新契機。量子光電元件對於未來量子科技之發展多項技術都會產生關鍵影響和革命性變化。本計畫將發展以下之關鍵領域：
(1)開發單光子發射器，具高亮度、高效率、產生光子具不可分辨性
(2)開發超導體單光子偵測器，利用高品質超導材料製作具高靈敏度、高響應速度、高偵測效率以及低雜訊之元件
(3)發展量子光電晶片，並探索新穎物理機制優化量子光電元件。本計畫發展出之元件將可成為未來發展量子資訊科技之基石

預期成果

發展新的元件提升單光子光源與單光子偵測器的特性，探索光與物質交互作用機制以及量子態的新操控技術，開發新穎料的生長技術來拓展量子光電的實際應用範疇。

計畫摘要

瞭解單光子發射器的一般特性後，接下來就必須調整其輻射特性，使發射出的單光子可以用於連續系統中的量子應用。單光子的一些關鍵特徵可以在發射階段進行操控，包括單光子的發射速率、發射方向和偏振態。本計畫將透過特殊的光學結構來控制單光子輻射，著重於能夠操控單光子輻射的共振腔、波導和手性結構(chirality structure)等設計。

預期成果

透過適當的光學設計達成高效率的單光子光源，手性偏振態的控制以及設計平面光學傳輸與積體光學晶片整合。

計畫摘要

電極和二維材料界面的高接觸電阻是進一步提升二維元件特性的主要瓶頸之一。我們已證實透過傳統的光蝕刻和金屬舉離(lift-off 又稱為剝離)製程製作多晶銻烯(antimonene)接觸電極，可觀察到低接觸電阻並提升元件特性。然而，由於銻烯的耐熱性和耐化學性較弱，銻烯可能不是半導體產線中適合的材料。在初步研究中，我們已證明接觸電極的結晶度可能是影響金屬/二維材料界面接觸電阻的主要問題。因此本計畫目標是擬透過提高電極結晶度來降低金屬/二維材料界面接觸電阻。為了減少通道電阻對測量結果的影響，將採用導電原子力顯微鏡，量測奈米尺度內不同接觸金屬的實際接觸電阻，並進行第一原理建模，以理論模擬研究，獲得更深入的理解。本研究也將探索將低接觸電阻應用於發光元件的可行性。

預期成果

以低接觸電阻達成高性能二維材料電晶體元件，電流密度達100 µA/µm且載子遷移率達100 cm² V⁻¹·s⁻¹，並將低接觸電阻應用於二維量子光源以及微共振腔雷射。