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利用分子束磊晶系統成長氮化鎵在多種基板上

本研究利用電漿輔助式分子束磊晶系統在不同的基板上，矽(111)、藍寶石(0001)以及4H碳化矽基板上成長氮化鎵異質結構的薄膜材料，我們分成以下四個系列來作探討。 1.不同基板之氮化鎵樣品成長之觀察 2.不同基板氮化鎵經熱退火後之觀察 3.不同鎵流量之氮化鎵在4H-碳化矽基板上成長之觀察 4.不同基板成長溫度下氮化鎵在4H-碳化矽基板上成長之材料成長特性 我們透過反射高能量電子繞射以及場發射掃描式電子顯微鏡觀察氮化鎵薄膜表面不同的形貌，此外，透過高解析繞射X光繞射可以知道薄膜磊晶的品質，材料殘留應力以及發光特性可以由光激發螢光光譜得知。至於X射線光電子能譜則可以幫助我們得知其薄膜內部組成狀態與原子的鍵結。 除了實驗的分析以及觀察之外，我們也提出氮化鎵薄膜經過熱退火後之成長機制，以及改變基板成長溫度與鎵流量對於氮化鎵在4H-碳化矽基板上成長之相關成長機制。

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利用三閘極結構改善高功率鋁氮化鎵/氮化鎵高電子遷移率電晶體元件特性研究

對於高功率開關的應用來說，降低導通電阻以降低功率損耗和輸入電容是至關重要的。而氮化鎵高電子遷移率電晶體由於二維電子氣提供了高崩潰電壓、高電子遷移率、低導通電阻與低輸入電容，正好十分適合應用在高功率元件上。此外，透過電子束微影技術的幫助下，三維三閘極結構得以成功的完成製程。三維三閘極結構不僅比傳統的平面結構有著更良好的電性控制能力，使得元件可以有更快的切換速率和更低的導通電阻。另一方面，也能針對短通道效應像是次臨界擺幅、汲極感應勢壘降低等現象更是有顯著的改善。 本篇論文主要是針對氮化鎵高電子遷移率電晶體的三維三閘極結構製成的改良與討論。三維三閘極成型最關鍵的兩個變數便是三維鰭狀結構的深度與高度。我們的目標就是找到最佳化的製程條件，尤其是針對鰭狀結構的深度與高度作一系列的探討。最終成功做出有著低導通電阻，並且最適合高功率開關應用的元件。

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採用散射紅光色彩轉換層之固態白光有機電化學元件

以離子性過渡金屬錯合物為材料之固態有機白光電化學元件能產生高效率的白光電激發光。近年來，有機藍光電化學元件結合了在氧化銦錫(ITO)和玻璃基板之間插入嵌入式紅光色彩轉換層，已從實驗中得到大於12％的外部量子效率。然而，由於複合區移動所造成的微共振腔效應，影響了有機發光電化學元件隨時間變化的電激發光頻譜。此外元件的效率，應進一步改進，以符合實際用。 在此實驗中，兩種不同尺寸的TiO2奈米粒子被加入至紅光色彩轉換層中，以提高元件性能。大尺寸的TiO2奈米粒子(250奈米)，具有散射效果並且能將光重新導向通過紅光色彩轉換層，而進一步增加了可提取的光。小尺寸的奈米粒子(25奈米)，則是增加紅光色彩轉換層的折射率和提高靠近ITO層波導模態中依指數遞減的場分量之光強度。因此，更多被侷限在波導模態中依指數遞減的場之光可以利用散射的方式再輸出至外部模態。而白光有機電化學元件採用散射奈米粒子的紅光色彩轉換層所達到的外部量子效率峰值和功率效率，分別為20.0％和39.5流明/瓦。此外隨著具散射功能的大尺寸奈米粒子，平均分散不同方向上的光，所產生的白光是幾乎不隨時間而改變的。這些結論證明，有機藍光電化學元件結合散射的紅光色彩轉換層在提供高效率和穩定白光是有效果的。

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摻入金奈米海膽於有機發光電化學元件以電漿增益提升電致發光效率

固態有機發光電化學元件因為展現許多優點如:簡單的元件結構、低操作電壓、在大氣中相對穩定之元件電極，所以使其受到學界廣泛的注目，為了近一步改善元件特性，我們展示了以摻入金奈米海膽於有機電化學元件之陽極中，藉由表面電漿共振效果來提升電致發光之效率。因為金奈米海膽的效果，較薄元件的峰值效率可以被提升35%，然而金奈米海膽卻無法提升較厚元件的電致發光增益，其原因為較厚元件其複合區落在金奈米海膽之近場範圍外，因此挑選適合的發光層厚度將會是實現有機電化學元件其電致發光之電漿增益的關鍵。再者薄元件由於激子猝熄造成的電致發光損耗可以從金奈米海膽的電漿增益來復原，在薄元件與厚元件比較中可以發現薄元件在峰值光輸出功率約有73%之提升，而且兩者的元件效率維持在相同的大小，藉由摻雜金奈米海膽在薄元件中可以同時實現更高的光輸出亮度和元件效率，這些結果顯示摻雜金奈米海膽於元件陽極中來改善有機發光電化學元件是一個簡單且可行的方法。

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電漿子與高折射率奈米粒子混合量子點的光學特性與螢光增強效益

本論文研究各種奈米粒子與量子點的光學特性及應用，分別為在奈米尺度下具有特殊光學活性的金奈米粒子、作為新穎電漿子材料的氮化鈦奈米粒子、於可見光及近紅外光波段具有高折射率的矽奈米粒子，以及放射波長(Emission Wavelength)位在可見光及近紅外光波段的碲化鎘量子點。探討將平均粒徑為50奈米的奈米金水溶液摻於電洞傳輸層(PEDOT:PSS)中，藉以增加其表面粗糙度與電導性，可有效提升元件的效率。另一部分，透過自組裝的方式結合奈米粒子與量子點，探討透過激子與電漿子間的交互作用所衍生出的增強現象。期望透過矽與二氧化鈦奈米粒子光散射與表面電漿共振的特性，進一步應用於奈米光學的研究。

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IQ失衡補償和VBLAST補償技術應用於 4 × 4多天線輸入多天線輸出60GHz極化多工暨子載波多工暨正交分頻多工光載微波訊號系統

由於現今社會已普及性的使用手持式行動裝置，然而在手持式行動裝置中大量使用多媒體影音應用程式。因此對於高畫質、人機互動、雲端儲存技術上的需求大量增加，高容量無線傳輸服務也隨著需求的日與俱增而日新月異，因此無線通訊網絡技術在近年來蓬勃發展且在產業與學術界中備受關注。在無線通訊技術中，其優點包括可移動性及廣泛的涵蓋範圍，因此網路服務不再受限於地區性束縛，無線通訊網路技術快速的成為人們生活中不可或缺的一部分。然而，隨著高畫質時代、人機互動技術與多媒體設備的更新導致無限資料傳輸需求量不斷的增加，無線通訊系統也需隨之發展更新穎的系統技術。而為了追求高資料傳輸效率，頻寬的需求也大幅增加，進而帶動高頻訊號的發展。而在57-64GHz(V-band)間有著7GHz的免認證連續頻帶可供使用，然而在60GHz訊號在傳統電纜與無線空間的傳輸衰減率極高。近年來，結合光纖通訊與60GHz無線通訊系統概念被提出，同時為了增加頻譜使用效率，多天線輸入多天線輸出技術也被應用在此概念中。 在本文提出全新的4 x 4多輸入多輸出系統架構結合光載微波系統以及天線輸入多天線輸出系統，建立在良好的60GHz光載微波訊號系統與2 x 2多天線輸入多天線系統研究上。本文中使用載波錯頻極化多工技術與子載波多工技術結合，不但能成功地避開傳統極化多工導致的能量衰減問題，且不需額外的極化追蹤元件或保護區間，進而再與4 x 4多天線輸入多天線輸出無線通訊系統結合，同時處理多輸入多輸出光訊號與無線訊號。然而在60GHz光載微波訊號系統中有許多需要克服的問題，例如I/Q不平衡效應與60GHz的無線通道響應與元件不平坦響應。所以在本文中將會把通道響應分成許多子矩陣，以理論與模擬的分析來找出決定系統的關鍵因子，然後期許以天線的空間設計與訊號處理技術來克服系統問題。