长庚大学先进半导体材料研究中心：引领次世代原子层材料创新
长庚大学先进半导体材料研究中心：引领次世代原子层材料创新
化材系 吴明忠教授
随着科技发展越来越追求高效能、省电和智慧化，「二维半导体」的材料正受到全球关注。这类材料非常薄，只有一到两层的原子厚度，像石墨烯和二硫化鉬就是代表。因為二维半导体的结构特别，电子在其内部的传递得快、耗电少，还具备能调整材料能量特性，被认為是未来有机会取代硅晶片的关键材料。传统硅晶片元件越做越小，却容易出现漏电和效能降低的问题，而二维半导体有望解决这些瓶颈，让元件更稳定、更省电。不过，要真正用在产物上还有不少挑战，例如如何大量製造品质稳定的薄膜、精準控制电子特性、降低金属接触的电阻，以及开发出便宜又能跟现有技术相容的製程等。除了提升晶片及元件的效能，二维半导体还因為柔软又透明，也适合应用在可弯曲的萤幕、穿戴式感测器和轻薄电子装置上。更厉害的是，它们还能展现出像超导、激子凝聚、拓扑态导电等叁维材料少见的奇妙现象，為量子科技和新型电子元件的发展开啟崭新的可能。
為了跟上全球科技产业潮流趋势，长庚大学近年来积极投入半导体与新兴材料的研究，特别成立了「先进半导体材料研究中心」，整合校内不同领域的师资与资源，打造具有国际竞争力的研发基地。这个中心以材料科学、奈米技术、光电物理和化学為核心，专注研究下一代半导体材料的设计、製作、介面处理和元件应用。研究重点包括二维半导体、宽能隙氧化物、钙鈦矿薄膜、碳化硅和氮化鎵等功率电子材料。為了支援从原子层製程到元件测试的完整研究流程，中心也配备了多项先进设备，包括金属有机化学气相沉积（惭翱颁痴顿）、原子层沉积（础尝顿）、拉曼光谱与光致萤光复合系统（搁补尘补苍/笔尝/厂贬骋）、原子力显微镜（础贵惭/碍笔贵惭）、探针台及太阳光模拟器等。
其中，國際知名的二維材料專家童俊智教授加入後，更提升了中心的研究實力。他的研究涵蓋原子層材料設計、不同材料界面的工程技術，以及光電元件的應用。童教授加入長庚大學後，不僅強化了學校在二維材料成長與模擬方面的研究實力，也促進了長庚大學在先進半導體製程與光電元件開發和國際學術交流上的拓展與合作機會，為打造世界級的二維材料研究中心奠定了重要基礎。童教授專注於探索二維層狀材料的成長機制與界面動力學行為，研究的材料種類包括硫化物、碳化物、氮化物、硼烯、鈣鈦礦、氧化物和石墨烯等。在外延理論方面，他的團隊提出了創新的模型，揭示原子層成長過程中的應變調控與缺陷生成機制，並將相關成果發表於《Nature Materials》（2020、2022）、《Matter》（2023）及《Science》（2025）；而他在二維力學研究上，也深入分析了材料在應變、摺疊與界面耦合下的穩定性與電子傳輸特性，相關的成果發表於《Nature Electronics》（2021）與《Nature Nanotechnology》（2022、2023）。這些研究有助於理解材料的結構、性質與功能之間的關係，並為開發高效能的二維電子與光電元件提供理論與技術基礎。此外，童教授也發展了混合維度的凡德瓦爾（van der Waals, VDW）異質結構組裝技術，透過精準控制不同材料之間的界面互動，可在原子層級調整材料能帶與電荷傳輸行為，這項技術已應用於電化學電容器、催化反應、分離設備、藥物傳輸、電子皮膚感測器及高性能複合材料等多個領域。
长庚大学透过「先进半导体材料研究中心」的成立，积极推动二维半导体与层状材料的研究发展，从理论到应用全面布局，不仅深化了对材料成长的理解，也开啟了这类材料在能源、电子与生医领域的新篇章。
化材系团队前往日本东京大学童俊智教授实验室进行学术参访后合照