清大研究二维材料突破 荣登国际《自然-材料》期刊

▲李奕贤助理教授(第一排左一)与实验室学生。 (图/清大提供)

生活中心/新竹报导

国立清华大学材料系李奕贤助理教授团队,为国际上第一个提出半导性二维材料研究的团队,过去一年内,代表清华材料的国际合作或独立研究陆续登上《自然-光电子学》、《奈米通讯》及《自然-通讯》等国际顶尖期刊。该团队与麻省理工学院物理系合作的最新研究成果,更登上3月《自然-材料》期刊。

清大表示,李奕贤团队2012年发表的研究,刚获选2014年先进材料十大高引用论文,并获邀在3月美国物理协会年度峰会演讲,宣传清华团队在二维材料的研究发展。这些殊荣,都是台湾学术界过去少见,也让清华大学的材料研究受到国际瞩目。

李奕贤表示,二维材料为近年来最具爆发性成长的科学领域之一,首位提出二维材料单层石墨科学家,甚至在短短六年内即获得2010年诺贝尔物理奖。二维材料领域对未来科学及产业影响非常巨大,许多研发关键瓶颈都在材料相关议题上。

李奕贤表示,这项开创性研究除了有许多伙伴师长的支持,更感谢当年在清华材料读书时所培养的扎实基础,因此选择回到母校成立二维新颖材料团队,为清华材料和国际顶尖团队建立实质合作,积极培养清华学生和国际接轨。

特别的是,李奕贤团队成员以大学专题生为主,研发各类新颖的二维材料及人工材料晶体,探索新颖材料之物理化学特性

近期,团队专题生曾郁雯黄冠华研究生张锌权、林璟豪首度实现水平式异质结构单晶,让厚度小于一奈米且具有不同能带结构的相异二维材料,以侧向异质磊晶成长完美结合,此为材料科学及奈米技术的重大突破,预期将引起国际高度关注并为下世代奈米光电元件及二维材料开启新页,此独立研究刊登在2015年1月份《奈米通讯》(Nano Letters) 期刊。

材料系专题生林尔震纽约城市大学物理系团队合作,开发特殊材料成长及转移制程,成功将半导性二维材料和光学共振微腔结合,首度在室温下观察到光子和二维材料之激子的强耦合现象,此类耦合粒子称为微腔极化子(polaritons),其拉比分裂能量(Rabi splitting energy) 高达46 meV,此研究成功的关键在于极高的晶体品质及表面洁净度,突破长期以来新颖材料发展新光源雷射的瓶颈。

清华团队和过去未曾接触二维材料的光学团队,以材料科学结合光电子学而获得重要突破,此关键里程碑将开启下世代光电材料及光源之新页,此研究刊登在2015年1月份的《自然-光电子学》(Nature Photonics) 期刊。

近期,清华团队和麻省理工学院物理系的光学及理论团队的合作,借由二维材料本质上的强自旋耦合,结合精准控制的超快脉冲雷射及物理上的斯塔克效应(Stark effect),发现二维材料的能带结构可受入射光源而精准调控

同时,在超快光学系统下,可在室温下发现过去三五族材料于10K超低温下才能观察到的各类粒子,如激子(excitons),带电三元激子(trions),甚至高指数激子,将开启凝态物理许多后续的研究,这些重大发现,被选为麻省理工学院之首页新闻及3月的《自然-材料》(Nature Materials) 期刊封面

《自然-材料》为国际上关于「材料科学」最顶尖的杂志,这次也是台湾研究团队成果首次入选该杂志封面。

▼李奕贤团队以材料科学结合光电子学而获得重要突破,此研究刊登在2015年1月份的《自然-光电子学》(Nature Photonics) 期刊。