教書近30年,形容自己「木訥寡言」的季昀,有著科學家不過分誇大、實事求是的特質,在獲得兩次國家講座主持人獎之後,今年晉陞終身榮譽講座。
「我滿幸運的能夠得到兩次國家講座,必須『偷笑』了,」他謙虛地笑著說。在近2個小時的訪談過程中,季昀看似平鋪直敘地說明自己的研究,但他對產業與學術帶來的貢獻,卻不是如此雲淡風輕。
貢獻面板產業
根據清華大學的統計,季昀已發表超過300篇學術論文,總論文引用次數超越11000 次,剔除自我引用後為 8400 次。其中,有3篇論文被引用超越500次,而超越百次的論文也有22篇。評鑑論文質與量的H指標(h-index)更多達52,也就是說,季昀有52篇論文被引用了至少52次,在化學領域是非常高的引用率。
「他的研究很熱門且引領研究潮流,對新世代面版產業的貢獻非常巨大。」清大化學系系主任蔡易州表示。在產學合作與技術移轉方面,季昀開發出的OLED材料已經讓售臺灣、加拿大暨美國專利共13件,產出900萬元臺幣的獲利。帶領實驗室由研究生、印度籍博士後研究員共18名人員組成的團隊,季昀一天工作10小時是常態,研究主題也從踏入教職之初所做的催化基本理論研究,隨著產業的演進而踏入OLED材料研究。
投身發光材料15年,近40件專利
2000年,由於看好OLED能夠自發光,並具備輕薄、省電等特性,臺灣光電產業爭相投入研發。磷光材料是讓OLED達到高效率發光的關鍵,而貴重金屬又是製作磷光材料的原料,原始研究專長是金屬錯合物(尤其是貴重金屬如金、鉑、銥、釕、鋨等)的季昀,剛好站在產業發展的浪頭上,一研究就是15個年頭。
今年他與韓國漢城大學研究團隊共同發表的研究,受到極大關注。團隊讓發光層的分子有規則性的排列,「這個排列可以讓光垂直於元件的表面出光,光變得就像探照燈一樣,出光可以有特定的方向性。」季昀補充,由於OLED的層狀結構會讓偏折的光線跑不出來,最高的OLED元件效率僅有 20~25%。研究團隊為了達到超過20~25%的效率,花了一年半,在不修飾元件介面結構之下,讓光聚集在特定的方向,減少了元件裡頭的內反射和內折射,使得元件的效率提高到39%,大幅提升了1.5倍。
其實,因為OLED量產不易,加上其他技術(如TFT-LCD)競爭,臺灣企業在不堪大幅虧損之下,2006年開始淡出OLED市場。OLED在臺灣產業界沈寂,學術界卻是一直默默的在進行。季昀過去15年就申請了包括臺灣、中國、美國等近40件專利,近5年也已經售出13件,成功率不低,重要性可見一斑。
光電互通,研究光、也能研究電
「未來5~10年會是OLED的發展期。」季昀觀察,2016年的今天,三星手機早已使用OLED螢幕,iPhone也傳出在2017年將採用OLED面板;而鴻海入主夏普很重要的原因之一,就是夏普擁有製造OLED的技術,再再顯示產業對OLED的關注又捲土重來。
坊間已有新創公司與季昀和另外兩位臺灣大學教授接洽,希望共同發展OLED技術,學界的研究勢必能帶來更多的應用與貢獻。
由紅、綠、藍3原色組成的光,可研究的範圍非常廣泛,除了OLED的藍光,季昀現在也開始著手進行「近紅外光」的研究。
「每種不同的光都有它的用途。屬於可見光的OLED主要用在照明和顯示,只對眼睛有用;但如果可以延伸到其他波長的光,功用其實滿多。」
人體肉眼看不見近紅外光,但可以感受到其熱度,「傳統上有機發光二極體做近紅外光的發光,效率非常的差,但我們目前最高時能夠將效率提升到20%以上,是滿重要的突破。」未來,這樣的研究將可運用在醫療與無線通訊上。由於光電互相轉換的特性,季昀研究發光材料的同時,也在2007年開始研究太陽能電池。傳統的太陽能電池是矽基太陽能電池,製作太陽能板的材料來自矽金屬,需要將沙子(二氧化矽)轉化為矽金屬,複雜的製程其實非常消耗能源,成本也較高。如果透過化學的知識與技術研發新型的非矽基太陽能電池,將能大幅降低成本,讓太陽能電池更普及。
化學能夠著力的太陽能電池有3種,包括染敏太陽能電池、有機太陽能電池,以及鈣鈦礦太陽能電池。染敏太陽能電池的設計,與季昀研究的發光物的分子設計相類似,只要稍加修改,就能讓發光物產生電流,季昀的團隊已經能做出效率11%的系統。
把基礎研究做好,才是最大貢獻
染敏太陽能電池受限於液體封裝技術,使得商業化不易,但季昀卻認為學術研究不該帶有太多商業考量:「我們的研究經費來自政府(即納稅人),不是所有東西都要滿足商業化,支持基礎研究,將來才能衍生出更多應用性研究。」對季昀來說,研究與論文的產出,能夠引導日後其他更深入的研究,是他認為的貢獻,而不只是將研究商業化而已。
研究所時期就種下想教書的念頭,季昀對研究有很大的熱忱,也認為自己踏實的個性適合走這條路,不過「如果可以重來,我不見得還是會選它。」他有些感慨地說,臺灣社會對於學術研究的熱忱有限,企業在意的還是能否用最容易的方式,如買技術來修改,就能直接賺錢。光靠研究者一個人的熱忱,不足以撐起長達20、30年艱辛與孤寂的研究道路。加上科學的競爭已經相當國際化,國際的優秀人才都往美國、歐洲移動,在亞洲則是被高薪的日本、韓國、香港挖角,臺灣研究環境的競爭力相對薄弱。但也幸好,臺灣還有這些願意長期投入的學者,讓臺灣也能孕育出不遜於歐美的研究果實。