藍光光碟（Blu-ray Disc；BD），是由Sony為首企業所組成的「藍光光碟聯盟」（Blu-ray Disc Association）。其創始組織由Sony、TDK、Thomson、戴爾、LG電子、惠普、日立、松下電子、夏普電子、三菱、先鋒、飛利浦及三星電子等13個組織。其目的是開發更先進的光碟格式。
目前市面上的光碟有DVD及CD規格等產品，但在未來將有藍光光碟的問世。以藍光光碟而言，顧名思義，就是利用藍光光源來作為讀取、儲存的光源，其波長為405nm。而DVD是以紅光650nm來應用，CD則是以780nm波長來使用。
因此，藍光則有利於光碟進行高密度的紀錄與儲存。所以，對於高解析度(1920*1080)畫面的呈現或高容量的資料儲存就可以在藍光光碟中實現。
目前，藍光光碟一片約可儲存50GB資料。而DVD約能儲存4.7GB(一般實際僅能4.4GB)。CD則更少，一片約650MB。所以，藍光光碟的資料儲存就有大約DVD的11.3倍。
當然，我們必須想想為何藍光有如此辦法記錄這麼多資料?以藍光的405nm波長，配合SONY為首的Blu-ray Disc在採用物鏡規格NA為0.85縮小光點的尺寸，從單一紀錄點的大小而言，藍光可在140nm~200nm紀錄一點，而DVD則為400nm紀錄一點，CD就更少了，大約500nm。
所以，從光源顏色的開發，人類已從紅光一直演進到藍光的階段。在藍光的光源開發中，過去已成功開發紅光及綠光。但在藍光的發展中，才在1993年的日本日亞化工 (Nichia Corporation)工程師中村修二（Shuji Nakamura）利用半導體材料氮化稼（GaN）及銦氮化稼（InGaN）更實際開發出具有藍光的LED。
補充對於LED的認識。LED (Light Emitting Diode)中文稱作發光二極體。其結構與一般PN二極體類似，利用電子及電洞對變化位置的關係，從激態降到基態的能量過程中，便產生光子釋出(E=hv)，恰好這光子能量釋出便在可見光譜的範圍內。所以，我們能夠看見光的狀態。
依據光學理論而言，白光是由藍、綠和紅光組合產生。不過，市面上的白光LED卻不是利用藍、綠和紅光組合產生白光。目前是利用InGaN藍光晶粒的460nm波長，在晶粒上塗抹一層淡黃色YAG(Yttrium Aluminum Garnet)磷光體，利用LED晶粒發出的藍光，配合磷光體的轉換，變成一個光譜中心580nm為主的黃光。接著，配合透鏡原理將互補的黃光、藍光加以混合，便可產生白光。但是，這種方法的其缺點是，在藍光轉換成黃光的過程中，部份藍光能量會損失，其發光效率僅達36 lm/W。
此外，另一種產生白光的方法，由日本住友電工Sumitomo Electric利用ZnSe材料研製的白光LED。其技術不需要使用螢光體，並且在ZnSe單晶基板上形成CdZnSe薄膜，導電後使薄膜發出藍光，同時利用藍光與基板的反應產生黃光，最後配合藍、黃光形成互補色形成白光。其優點是操作電壓僅2.7V比InGaN的3.5V要低。但是，發光效率僅8 lm/W，實在過低。
最後，我們必須知道，白光是多種顏色混合而成的光，而白光LED的開發基礎在於藍光技術的開發。
2008年7月9日 星期三
2008年7月3日 星期四
有趣的光學反射(Catoptrics)
光是粒子及電磁波的一種。光會沿著介質或真空直線前進。對於任何表面，只要光射入時都會有反射現象的產生，只是程度多少罷了。一般而言，根據光反射的定理而言(如圖所示)，可以得知:
1、入射角等於反射角。
2、法線會介於入射線與反射線之間。
這就是簡單的光反射定理。就像鏡子裡的像，也是依據反射定理所產生的。但是，有些人會疑惑，為何有些光線照射在某些物體不會反射?原因是因為，在這些物體中以微觀的角度而言，有太多反射面，讓光無法一般性的照射某一特定方向。通常，我們稱之為漫射(Diffuse)。例如:拿手電筒照衣服。為何衣服不會像鏡子一樣有強勁的反射光出現。所以親愛的妳，知道這個現象了吧。
接著，我們再來討論關於反射所產生的現象。在光的反射中，我們有時會看到一些像的產生。例如:在大太陽下，妳有時會因為愛漂亮，會利用汽車車窗的鏡子看自己臉上哪裡有東西。這些像的產生都與反射有很直接的關係。說到這些像，其實還有「實像」及「虛像」之分。
虛像就像是鏡子一樣。在一個鏡面或透鏡中成像，例如:妳在照鏡子化妝，就是鏡子所產生的虛像。那何謂實像呢?
實像就是在光經過鏡子、透鏡時會在鏡子或透鏡後面的屏幕(可以想像是一塊白布)會有像的形成，這就是實像。
說到這裡，親愛的妳應該知道，在電影院看「慾望城市」的妳，看到的都是實像。
最後，有一個小叮嚀。你有見過黑色的光嗎?
這是不可能的。因為世界上沒有黑色的光存在。光有各種顏色，如:藍光、綠光或紅光等，就是沒有黑光。我們在日光燈照射下的光，既不是藍光、綠光更不是白光，而是透明的光。但是，這透明的光其實是藍光、綠光及紅光的組成，一般也稱作光的三原色。你看看，光的反射很有趣吧。
1、入射角等於反射角。2、法線會介於入射線與反射線之間。
這就是簡單的光反射定理。就像鏡子裡的像，也是依據反射定理所產生的。但是，有些人會疑惑，為何有些光線照射在某些物體不會反射?原因是因為，在這些物體中以微觀的角度而言，有太多反射面，讓光無法一般性的照射某一特定方向。通常，我們稱之為漫射(Diffuse)。例如:拿手電筒照衣服。為何衣服不會像鏡子一樣有強勁的反射光出現。所以親愛的妳，知道這個現象了吧。
接著，我們再來討論關於反射所產生的現象。在光的反射中，我們有時會看到一些像的產生。例如:在大太陽下，妳有時會因為愛漂亮，會利用汽車車窗的鏡子看自己臉上哪裡有東西。這些像的產生都與反射有很直接的關係。說到這些像，其實還有「實像」及「虛像」之分。
虛像就像是鏡子一樣。在一個鏡面或透鏡中成像，例如:妳在照鏡子化妝，就是鏡子所產生的虛像。那何謂實像呢?
實像就是在光經過鏡子、透鏡時會在鏡子或透鏡後面的屏幕(可以想像是一塊白布)會有像的形成，這就是實像。
說到這裡，親愛的妳應該知道，在電影院看「慾望城市」的妳，看到的都是實像。
最後，有一個小叮嚀。你有見過黑色的光嗎?
這是不可能的。因為世界上沒有黑色的光存在。光有各種顏色，如:藍光、綠光或紅光等，就是沒有黑光。我們在日光燈照射下的光，既不是藍光、綠光更不是白光，而是透明的光。但是，這透明的光其實是藍光、綠光及紅光的組成，一般也稱作光的三原色。你看看，光的反射很有趣吧。
2008年7月2日 星期三
Andy J. Zhen學習心思路程~1
我該如何妥善的讀書安排時間?
今天在上班的時間瀏覽了一篇關於光學方面的資料。以目前的想法而言，是如何以有限的時間去安排未來該讀書的日子。總是覺得以目前的情況而言，是無法好好利用有效的時間去讀書。
目前對於以後要唸書的科目雖然有點害怕，原因是因為未來的學業挑戰似乎有點困難。對一個陌生的環境而言，當然是希望有更多的人，能夠給我更多的協助、給我更多的意見。許多人說也許是我顧忌太多了，但是，也許有更多的顧忌才能激發更多的潛能，因為，我總覺得以不容易態度，才有可能盡最大的力氣去面對未來的挑戰。關於這部分是我以獅子撲象的態度去接受未來突如其來的艱困挑戰，我一直以為這才是最好的態度。
關於未來的唸書計畫，我認為我現在應該以光學基礎的部份加以補強。陳老師(小老板)給我的建議是，能夠在進入臺大之前多加以補強在光學方面的基礎知識，尤其是能夠利用有限的時間增進在近場光學部份的能力。我很感謝老師給我的意見，我似乎也這麼覺得。
但是，我覺得我在基礎光學的部分能夠再加強，因為高樓平地起所以我現在應該是，專注在基礎光學的部份，將我所學、所見及所想的都反映在我的blog中，我真的發現，在blog中發表我所學的知識，並且加以有效整理確實有所吸收。而且在blog中呈現我的經驗更讓我加深印象，尤其是無比的成就感。
因此，就這麼決定了，這個星期將再次的複習基礎光學的部份。我相信在這一次的學習及整理一定對我有所幫助。未來，在說給陌生的人聽時，如果他們真能聽懂我的解釋，我就成功了。也許，將來還可以出版一本「寫給學物理以外領域人的書」。
今天在上班的時間瀏覽了一篇關於光學方面的資料。以目前的想法而言，是如何以有限的時間去安排未來該讀書的日子。總是覺得以目前的情況而言，是無法好好利用有效的時間去讀書。
目前對於以後要唸書的科目雖然有點害怕，原因是因為未來的學業挑戰似乎有點困難。對一個陌生的環境而言，當然是希望有更多的人，能夠給我更多的協助、給我更多的意見。許多人說也許是我顧忌太多了，但是，也許有更多的顧忌才能激發更多的潛能，因為，我總覺得以不容易態度，才有可能盡最大的力氣去面對未來的挑戰。關於這部分是我以獅子撲象的態度去接受未來突如其來的艱困挑戰，我一直以為這才是最好的態度。
關於未來的唸書計畫，我認為我現在應該以光學基礎的部份加以補強。陳老師(小老板)給我的建議是，能夠在進入臺大之前多加以補強在光學方面的基礎知識，尤其是能夠利用有限的時間增進在近場光學部份的能力。我很感謝老師給我的意見，我似乎也這麼覺得。
但是，我覺得我在基礎光學的部分能夠再加強，因為高樓平地起所以我現在應該是，專注在基礎光學的部份，將我所學、所見及所想的都反映在我的blog中，我真的發現，在blog中發表我所學的知識，並且加以有效整理確實有所吸收。而且在blog中呈現我的經驗更讓我加深印象，尤其是無比的成就感。
因此，就這麼決定了，這個星期將再次的複習基礎光學的部份。我相信在這一次的學習及整理一定對我有所幫助。未來，在說給陌生的人聽時，如果他們真能聽懂我的解釋，我就成功了。也許，將來還可以出版一本「寫給學物理以外領域人的書」。
2008年7月1日 星期二
妳會想懂的--奈米科技(Nano technology)
奈米這一個名詞其實只是度量衡單位的表示。即nanometer(nm)，也是常見的 nm = 10-9 meter表示方式。(10-9念作10的負9次方)
通常，我們可以利用物質的特性如：物理特性、化學特性或材料特性等，將物質裡的原子、分子組合或分解具有奈米等級的結構。比方說，有一個魚網可以捕捉10立方公尺的魚，如果我們製作出一個可以捕捉10-9立方公尺的漁網，那所有魚包刮魚卵、甚至魚細菌都可以一網打盡(當然、我們好像只能品嚐出大魚的口感，對於魚卵或魚細菌好像沒甚麼感覺)。
奈米科技是一種嶄新的技術。它有別於一般傳統技術加工。傳統技術都事先取得一塊大材料，然後再雕刻、製作、組合出成品。通常我們稱作「由上而下(top-down)」的製作方式。
但是，奈米科技正好相反，是一種「由下而上(down-top)」的製作方式。怎麼說呢 ? 我們將物質最深層結構的原子、分子組合或分解，並逐漸製作出實用的成品，一直做到大，這樣就是由下而上的製作方式。
奈米科技的應用、研究範圍非常廣泛。並不侷限任何一種領域，凡舉軍事、醫學、娛樂等都有奈米科技的身影，只要研究的目標介於 1 - 100 nm大小的研究都可以視為奈米技術。
其實、說穿了，奈米科技仍是依據自己設計的需求，藉由操控原子、分子在奈米尺度上表現出來的特性，並加以組合或分解製作出具有特定功能的產品。
說到這哩，親愛的妳應該了解我在做甚麼了?
結著，跟你說一件事，你能夠想像奈米到底有多小嗎 ? 一般人會說：「就10-9啊。」這樣說的確沒錯。但是對於陌生的初學者來說，好像還是很難想像吧。讓我來解釋給你聽，地球直徑約13萬公里，如果縮小約10-9倍，就會是大約一顆彈珠大小。(沒過彈珠 ! 那你一定是個女孩子。這樣說吧，大概就是小時候芭比娃娃珍珠項鍊的珍珠大小)。也許有些人另有些疑惑，地球多大也沒有大概的概念，既然如此，這樣真的很難解釋。
最後，我還想補充一點。既然奈米是10-9，那一般市面上所說的微米又是甚麼東西呢 ? 其實，微米也是度量衡的單位。即micrometer(µm)，也是常見的µm =10-6 meter表示方式。所以，一樣是一種單位大小的表示。
通常，我們可以利用物質的特性如：物理特性、化學特性或材料特性等，將物質裡的原子、分子組合或分解具有奈米等級的結構。比方說，有一個魚網可以捕捉10立方公尺的魚，如果我們製作出一個可以捕捉10-9立方公尺的漁網，那所有魚包刮魚卵、甚至魚細菌都可以一網打盡(當然、我們好像只能品嚐出大魚的口感，對於魚卵或魚細菌好像沒甚麼感覺)。
奈米科技是一種嶄新的技術。它有別於一般傳統技術加工。傳統技術都事先取得一塊大材料，然後再雕刻、製作、組合出成品。通常我們稱作「由上而下(top-down)」的製作方式。
但是，奈米科技正好相反，是一種「由下而上(down-top)」的製作方式。怎麼說呢 ? 我們將物質最深層結構的原子、分子組合或分解，並逐漸製作出實用的成品，一直做到大，這樣就是由下而上的製作方式。
奈米科技的應用、研究範圍非常廣泛。並不侷限任何一種領域，凡舉軍事、醫學、娛樂等都有奈米科技的身影，只要研究的目標介於 1 - 100 nm大小的研究都可以視為奈米技術。
其實、說穿了，奈米科技仍是依據自己設計的需求，藉由操控原子、分子在奈米尺度上表現出來的特性，並加以組合或分解製作出具有特定功能的產品。
說到這哩，親愛的妳應該了解我在做甚麼了?
結著，跟你說一件事，你能夠想像奈米到底有多小嗎 ? 一般人會說：「就10-9啊。」這樣說的確沒錯。但是對於陌生的初學者來說，好像還是很難想像吧。讓我來解釋給你聽，地球直徑約13萬公里，如果縮小約10-9倍，就會是大約一顆彈珠大小。(沒過彈珠 ! 那你一定是個女孩子。這樣說吧，大概就是小時候芭比娃娃珍珠項鍊的珍珠大小)。也許有些人另有些疑惑，地球多大也沒有大概的概念，既然如此，這樣真的很難解釋。
最後，我還想補充一點。既然奈米是10-9，那一般市面上所說的微米又是甚麼東西呢 ? 其實，微米也是度量衡的單位。即micrometer(µm)，也是常見的µm =10-6 meter表示方式。所以，一樣是一種單位大小的表示。
2008年6月30日 星期一
妳應該懂的--微影技術(Lithography)
微影技術(Lithography)是半導體產業中最重要也最關鍵的步驟。如何將設計好的圖案，清楚且完整的轉移到光阻上，就成了最棘手的問題。以目前半導體廠中，各家廠商無不想盡辦法將更多元件整合在一片晶圓中，總是希望在有限的晶圓面積中裝進更多元件。
但是如何辦到呢?唯一的方法就是，將光罩(Photo mask)上設計的圖案縮小。但在縮小的同時，圖案的線寬也會縮小才能設計更多元件。
通常，線寬的大小與光源波長成正比關係。也就是說，線寬越小波長也必須越小。所以，很多工程師們都朝著改善光源波長的方法，將原件增加在固定不變的晶圓面積中。以現在的製程最常見的波長是G-Line(436nm)及I-Line(365nm)的350nm、500nm，甚至KrF(248nm)與ArF(193nm)的250nm、100nm微影製程。
雖然，工程師們已經想到用更小波段的波長來改善線寬的大小，但是隨之而來的代價是，生產成本提高及製程困難的難題。也因為如此，微影技術的進步關係到半導體產業的成長空間。讓我們想想，如果一支手機在一定的體積內可支援200個功能，而微影技術從今天為止不再進步了，那我們可以預計在未來5年、10年甚至100年，手機還是只能維持200個功能。所以，正在看文章的妳知道微影技術有多重要了吧。
幸好，正在攻讀台大博士班的我，正在為你們解決這個問題，未來、請看好戲上場吧。
在談論微影技術時，我必須告訴親愛的妳幾個相關的公式，就是根據雷利準則(Rayleigh criterion) 而來的“解析度公式”及“景深公式”。這裡有一個重要的關係就是解析度與景深公式是成反比的(很重要歐)。如果有人問你解析度與景深公式關係時，千萬別說不知道了。
解析度公式:
λ是光源波長大小
NA是數值孔徑(就是透鏡大小的關係)
然而，解析度公式也是繞射極限(Diffraction limit)公式(很難懂吧。如果你記下來，不知道的人會發現你很聰明)。
從解析度公式簡單看看會發現，解析度越大(越好、越清楚)光源波長會越短。
再來談論另一個重要的公式
景深公式
同樣的: λ是光源波長大小
NA是數值孔徑(就是透鏡大小的關係)
景深是甚麼東東?一定剛開始的人都不懂。沒關係。很簡單。只要你記住是，能夠得到最好解析度的光源深度(好像還是很難懂)。
看圖吧。
但是上帝是公平的。有一好就很難有二好。根據光學實驗發現，景深公式與解析度公式成反比(天啊、怎麼會這樣)。解析度越好、景深越差。但是，景深越好越適合生產(難道我們應該為了量產賺錢而不管解析度好壞而亂做一通嗎?如果是這樣，誰會去支買破銅爛鐵的手機呢?因為解析度差、元件成品就會有問題。)
說了這麼多，工程師解決的方式還是先改善NA(終於出現了)。工程師們一定會在改善光源波長問題之前，試著解決NA，因為解決NA的方式成本較低、所以等待NA解決遇到瓶頸之後，才會試著改善光波長，接著人力、物力及成本都必須大幅度的更換、困難度提高，你必須知道這是一個極嚴肅的問題。因為，微影成本占整個半導體廠成本的30%。也就是說半導體廠有100元的成本去買幾百樣的製程設備，其中、必須花30元買一台微影製程設備。看吧，微影製程真的很重要。也想想賣微影設備的廠商賺很飽吧。
沒關係，這一切真的沒關係。因為，正在台大受教育的我，以我的聰明努力，加上堅強研究團隊與豐富教學資源，一定會為半導體廠帶來一線生機。為我加油吧。讓這世界看我的吧。
但是如何辦到呢?唯一的方法就是，將光罩(Photo mask)上設計的圖案縮小。但在縮小的同時，圖案的線寬也會縮小才能設計更多元件。
通常，線寬的大小與光源波長成正比關係。也就是說，線寬越小波長也必須越小。所以，很多工程師們都朝著改善光源波長的方法，將原件增加在固定不變的晶圓面積中。以現在的製程最常見的波長是G-Line(436nm)及I-Line(365nm)的350nm、500nm，甚至KrF(248nm)與ArF(193nm)的250nm、100nm微影製程。
雖然，工程師們已經想到用更小波段的波長來改善線寬的大小，但是隨之而來的代價是，生產成本提高及製程困難的難題。也因為如此，微影技術的進步關係到半導體產業的成長空間。讓我們想想，如果一支手機在一定的體積內可支援200個功能，而微影技術從今天為止不再進步了，那我們可以預計在未來5年、10年甚至100年，手機還是只能維持200個功能。所以，正在看文章的妳知道微影技術有多重要了吧。
幸好，正在攻讀台大博士班的我，正在為你們解決這個問題，未來、請看好戲上場吧。
在談論微影技術時，我必須告訴親愛的妳幾個相關的公式，就是根據雷利準則(Rayleigh criterion) 而來的“解析度公式”及“景深公式”。這裡有一個重要的關係就是解析度與景深公式是成反比的(很重要歐)。如果有人問你解析度與景深公式關係時，千萬別說不知道了。
解析度公式:
λ是光源波長大小
NA是數值孔徑(就是透鏡大小的關係)
然而，解析度公式也是繞射極限(Diffraction limit)公式(很難懂吧。如果你記下來，不知道的人會發現你很聰明)。
從解析度公式簡單看看會發現，解析度越大(越好、越清楚)光源波長會越短。
再來談論另一個重要的公式
景深公式
同樣的: λ是光源波長大小
NA是數值孔徑(就是透鏡大小的關係)
景深是甚麼東東?一定剛開始的人都不懂。沒關係。很簡單。只要你記住是，能夠得到最好解析度的光源深度(好像還是很難懂)。
看圖吧。
但是上帝是公平的。有一好就很難有二好。根據光學實驗發現，景深公式與解析度公式成反比(天啊、怎麼會這樣)。解析度越好、景深越差。但是，景深越好越適合生產(難道我們應該為了量產賺錢而不管解析度好壞而亂做一通嗎?如果是這樣，誰會去支買破銅爛鐵的手機呢?因為解析度差、元件成品就會有問題。)
說了這麼多，工程師解決的方式還是先改善NA(終於出現了)。工程師們一定會在改善光源波長問題之前，試著解決NA，因為解決NA的方式成本較低、所以等待NA解決遇到瓶頸之後，才會試著改善光波長，接著人力、物力及成本都必須大幅度的更換、困難度提高，你必須知道這是一個極嚴肅的問題。因為，微影成本占整個半導體廠成本的30%。也就是說半導體廠有100元的成本去買幾百樣的製程設備，其中、必須花30元買一台微影製程設備。看吧，微影製程真的很重要。也想想賣微影設備的廠商賺很飽吧。
沒關係，這一切真的沒關係。因為，正在台大受教育的我，以我的聰明努力，加上堅強研究團隊與豐富教學資源，一定會為半導體廠帶來一線生機。為我加油吧。讓這世界看我的吧。
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