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主編的話

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咔唑基膦酸分子添加劑的雙重功能性實現高效無電洞傳輸層鈣鈦礦發光二極體

傳統鈣鈦礦發光二極體（Perovskite Light-Emitting Diodes, PeLEDs）所使用的電洞傳輸層（Hole Transport Layer, HTL）因其合成複雜性及耗能的沉積過程，成為商業化應用的主要瓶頸。移除HTL不僅能簡化元件結構、降低製造成本，更能提升量產的可行性。本研究提出一種簡易且高效的方法，利用咔唑基膦酸（Carbazole-based Phosphonic Acid, PACz）分子添加劑的雙重功能性，成功解決了無HTL結構中常見的電洞注入不佳與電荷不平衡等核心問題。研究結果表明，PACz分子具有優異的自組裝特性與缺陷鈍化能力。部分PACz分子在旋轉塗布過程中會自發性地在氧化銦錫（ITO）基板上形成電洞選擇性接觸，有效地降低電洞注入能障，促進輻射復合效率。同時，另一部分融入鈣鈦礦晶格的PACz分子，其膦酸基團（P=O）與鈣鈦礦中的未配位鉛離子（Pb^(2+)）及鹵素空缺產生有效的路易斯酸鹼交互作用，顯著降低非輻射復合。最終，搭載PACz分子的無HTL元件展現了卓越的性能，其外部量子效率（EQE）最高可達近14%，最大亮度超過51,000 cd/m^2，遠優於未經處理的對照組元件。本研究成果為開發高效、低成本的PeLEDs提供了一個極具潛力的發展方向。

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寬能隙鈣鈦礦太陽能電池於多接面元件及室內光環境的應用

有機金屬鹵化鈣鈦礦憑藉其優異的光電特性與可調控的材料組成，在太陽能電池領域迅速崛起。短短數年間，其單接面太陽能電池的能量轉換效率已突破27%，逐步逼近肖克利–奎伊瑟極限。為了突破單接面架構的效率極限，現今研究重點逐漸轉向寬能隙鈣鈦礦材料，並藉由疊層結構提升整體能量轉換效率。而在室內低照度條件下，寬能隙鈣鈦礦太陽能電池有潛力為物聯網低功耗設備提供穩定且高效率的能量輸出。雖然鈣鈦礦材料在穩定性方面仍面臨挑戰，但隨著材料設計、界面工程及封裝技術的持續進步，相關問題正逐步獲得改善。本文將系統性介紹鈣鈦礦太陽能電池的各種架構、材料設計與效率優化策略，並特別聚焦於寬能隙鈣鈦礦電池的發展潛力，期望在未來能為再生能源技術帶來更多的創新突破。

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鈣鈦礦非揮發性浮閘光記憶體

光通訊具備低能耗、不易失真特性，為未來訊號傳輸主流。光記憶體兼具光偵測和記憶特性，為光通訊系統重要開發元件之一。本文回顧鈣鈦礦在非揮發性浮閘光記憶體之材料與元件進展，聚焦三維與二維（Ruddlesden-Popper）鈣鈦礦結構之能隙調控、激發子壽命與激發子鍵結能對光生電荷分離與儲存的優勢。有別於三維鈣鈦礦主要利用鹵素來控制能階與放光波長，二維鈣鈦礦透過有機／無機層狀架構與主體－客體設計，藉由triplet-triplet Dexter能量轉移或結晶誘導機制，來達到利用有機陽離子控制鈣鈦礦激發子能量的目的。文章中將探討浮閘光記憶體之材料選擇與基於三維或二維鈣鈦礦所製備的非揮發浮閘光記憶體之光電特性。

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鈣鈦礦紅外光感測器的發展與展望

紅外光感測器因能將紅外光轉換為電訊號，廣泛應用於光通訊、夜視成像、醫療診斷及環境監測等多元領域。傳統紅外材料如矽、砷化銦鎵與鉛鹽類等半導體材料雖具優異性能，卻受限於成本、製程複雜與溫度要求，推動了新材料的探索。鈣鈦礦材料憑藉可調能隙、高吸收係數、長載子擴散長度及缺陷容忍度，展現近紅外光電感測的應用潛力。本文回顧了鈣鈦礦紅外光感測器在材料組成、異質結構、缺陷鈍化與界面工程上的研究進展，並探討其於影像感測、光通訊、光譜與生醫檢測的應用。然而，雖然鈣鈦礦紅外光感測器目前已經有不錯的進展，但是鉛的環境毒性、錫基材料的易氧化特性、截止波長難以拓展至中長波紅外，以及對水氧與光熱的敏感性，仍為其商用化的主要障礙。未來可透過高效封裝與表面修飾技術提升耐環境穩定性，並藉由量子點、二維材料等異質材料整合拓展探測波段。結合密度泛函理論（DFT）與TCAD模擬，可在實驗前精確篩選材料與優化器件結構，同時運用機器學習從大量材料與光電數據中挖掘規律，加速材料與結構設計，縮短開發周期。展望未來，異質界面工程、缺陷與載子動力學調控將持續推動鈣鈦礦紅外光感測器朝向大面積、可撓式、低功耗、高靈敏與長壽命的商業化發展，並在生醫檢測、自動駕駛與精密農業等領域實現革命性應用。

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全彩人生－專訪謝漢萍教授

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台灣第一部顯微鏡的誕生　專訪合盈光電－許志榮創辦人