隨著全球網路快速普及，人們生活已離不開網路，不僅資訊傳輸量以倍數成長，光纖通訊的重要性更是與日俱增。為了突破光通訊傳輸容量趨於飽和的困境，中正大學機械工程學系教授張國恩運用新型鍺錫（GeSn）半導體材料，開發一款半導體光偵測器元件。該技術不僅可大量生產且低成本的光電元件，光電轉換效率與偵測範圍亦居全球領先地位，日前更登上國際知名期刊「前瞻光子學（Advanced Photonics Research）」並獲選為期刊封面。

　「每個人每天都會用到很多社群軟體，像是youtube、google、facebook等大量影音，所以都希望網路傳輸速度能越來越快。」中正大學機械系教授張國恩說，目前已進入光纖通訊時代，而現有的光通訊架構是透過近紅外光傳輸，但每年可以提升的傳輸容量卻越來越有限，甚至幾近滿載。於是張國恩帶領研究生團隊著手開闢新的路徑，利用中紅外光來傳輸光訊號來增進網路傳輸速度，開發出一款「可應用於二微米波段光積體電路之鍺錫波導式光偵測器」的光電元件。

　「用光傳遞訊號，需要換成電訊號才能讓手機和電腦讀取，而光偵測器元件就是把光訊號轉換成電訊號的媒介。」張國恩說，一般光通訊用的光電元件使用三五族的半導體材料，這類材料比較貴、製作較複雜，需特殊晶圓廠才能製造。而中正機械團隊開發的光電元件則可與台灣如台積電等先進半導體產線、製程相容，快速大量生產且低成本。此外，有別於一般半導體技術只能用在近紅外線波段，中正團隊合成的鍺錫半導體材料更可應用於中紅外線波段。

　自中正大學任教10年來，張國恩與團隊著重於創新光電元件的材料合成、設計、製作及特性量測等，並在2014年率先開發全球第一個鍺錫波導式光偵測器元件。「鍺、錫兩個元素不太相容，錫要融入鍺的物理極限一般只有1%，我們研發的成長技術則可突破物理極限將錫含量提高到10%以上。」張國恩說，目前全世界僅有約10個團隊能夠合成鍺錫材料，中正團隊是台灣第一個擁有鍺錫半導體材料成長技術的團隊。他也指出，除了光通訊，中紅外線還能用在光學雷達、生醫、氣體感測等，應用相當多元。

　儘管新型材料充滿未知性，製程參數都不同，量測系統也都需要隨之改良，中正團隊仍持續改良精進技術。直到今年，中正團隊已開發出第4代鍺錫光電元件，在光電轉換效果的性能和偵測範圍更領先全球，因此研究成果不僅發表在國際期刊「前瞻光子學（Advanced Photonics Research）」，也受青睞獲選為7月份期刊封面。張國恩指出，「前瞻光子學」是由國際知名出版社Wiley所出版，著重在尖端材料光電相關領域，能與國外頂尖團隊並肩，學生的認真和投入值得肯定。

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