前瞻技術脈動：先進材料與技術(202609)

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2026年3月27日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202609)

混合晶片實現太赫茲訊號和光訊號的雙向轉換，實現超高速通訊
EPFL與哈佛大學（Harvard University）的研究團隊開發出首款可在單一晶片上實現太赫茲（THz）與光學訊號雙向轉換的混合光子裝置。該晶片採用鋰鈮酸鹽（lithium niobate）材料，具備極佳的電光特性，能藉由雷射驅動產生可調式THz波，同時也可將外部接收的THz訊號轉換為光訊號。研究顯示，這款晶片產生的THz電場強度超過傳統裝置的100倍，頻寬也由原本的680 GHz提升至3.5 THz，並首度在光子電路中成功實現對THz脈衝的直接檢測。此微型化與雙向整合設計，有望廣泛應用於超高速無線通訊、光譜分析、精密測距及未來的異質計算架構，為打造新世代節能、高頻、高整合度晶片技術鋪路。研究成果發表於《Nature Communications》。
參考來源：Hybrid chip enables two-way conversion between terahertz and optical signals for ultrafast communications. TechXplore, 2025/8/4

一種簡易影像法，用於量化電化學電池中鋰微結構的空間分布
美國加州大學聖地牙哥分校（University of California - San Diego）研究團隊發現，鋰金屬電池在使用電子顯微鏡分析時，缺乏統一量化標準，導致不同實驗室對鋰沉積形貌判斷不一致，影響性能評估與失效預測。為解決此問題，團隊開發一套簡易演算法，透過計算SEM影像的離散指數（ID），量化鋰沉積的均勻性。研究證實，ID可作為可靠指標，預測電池短路風險。此技術具低門檻、易整合特性，可應用於電動車與儲能電池品質控管，並已發表於《PNAS》期刊。
參考資料：Simple algorithm uses electron microscopy to predict lithium battery failure risk. TechXplore, 2025/8/4

以鉿鋯氧化物(HZO)薄膜實現先進的二維電晶體
國立中興大學（National Chung Hsing University）、關西大學（Kansai University）與成功大學（National Cheng Kung University）組成的產學研團隊，針對高κ絕緣體難以整合至2D半導體的問題，開發出自由懸浮HZO薄膜，並以轉移技術成功整合至MoS₂元件中。研究成果展現高開關比、低功耗與鐵電特性，能應用於2D電晶體與低功耗邏輯電路，成果已發表於《Nature Electronics》。
參考資料：Freestanding hafnium zirconium oxide membranes can enable advanced 2D transistors. TechXplore, 2025/7/31

基於機器學習的設計可實現更有效率的無線電力傳輸
千葉大學（Chiba University）研究團隊首次成功應用機器學習輔助的全數值設計方法，開發出穩定、高效且具負載獨立性（LI）的無線電力傳輸（WPT）系統。研究人員透過建立系統微分方程式，完整模擬電壓與電流隨時間變化的行為，並利用遺傳演算法針對關鍵指標如輸出電壓穩定度、總諧波失真與效率進行優化。研究中，將該方法應於class-EF WPT系統，使其即使在負載變動情況下，仍能維持零電壓切換（ZVS）與穩定輸出。在6.78 MHz 頻率下，系統輸出功率達23W，效率高達86.7%。此外，因考慮二極體寄生電容與真實元件特性，該系統於輕負載下亦維持穩定表現。這項研究顯示，人工智慧可突破傳統電力電子設計的限制，朝向自動化、簡化、低成本與高可靠性的未來發展，並為未來5–10年內實現全面無線供電社會奠定關鍵技術基礎。（1004字；圖1）
參考資料：Machine learning-based design enables more efficient wireless power transfer. TechXplore, 2025/8/5

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