陳學禮 Hsuen-Li Chen

研究光與材料的交互作用 使材料「適得其所」

本人長期聚焦於光學、半導體與能源領域之研究。矽為現今半導體產業中使用最多也最便宜的材料，然而，在通訊波段紅外光的應用方面，當入射光子能量低於矽之能隙時，即不會再被矽材料有效吸收，限制了矽光偵測器所能偵測的波長範圍。

因此，目前常用於光通訊波段偵測器之半導體材料為鍺、砷化鎵銦等，然而在使用此類型材料的過程中，往往需付出較傳統矽半導體數倍的材料成本與更複雜的製程，且這些材料與製程難與現今成熟的矽半導體製程與元件實現完全整合。此時必須仰賴表面電漿子衰逝，進而產生光激發熱載子跨越金屬與矽基材所產生之蕭特基接面，以做為通訊波段紅外光之偵測。

然而，根據 Fowler 理論之基本假設，光激發熱載子於金屬內部產生時，其在動量空間中是等向分布的，也就是不具有任何的方向性，且只有少部分移動方向之熱載子能夠跨越能障，注入半導體。因此，清楚瞭解光激發熱載子之方向性，對於各式以熱載子為基礎之光電半導體元件的發展是相當重要的。

本人研究團隊突破 Fowler 理論之基本限制，利用微奈米結構與一系列量測與光學模擬，探討光激發熱電子於此蕭特基元件中之方向性與傳輸行為，並發現光激發熱電子之方向性會和入射光之偏振方向有高度關聯性。除此之外，本人團隊也利用磁場來調制矽基光偵測器於光通訊波段之響應，結合了熱載子之電、磁、光效應，進而調制、改變矽基紅外光偵測器於光通訊波段效率。希望此研究成果可帶給臺灣矽半導體及通訊領域研究與產業進一步之提升。