今年2015年是聯合國教科文組織訂定的國際光之年（INTERNATIONAL YEAR OF LIGHT）。我們材料系勢必也要共同慶祝這一項國際活動。本系林育賢教授獲邀於2015年10月30日（五）於本校理工二館C403室發表演講，請各位同學踴躍參與。然而在聆聽演講之前，我們是不是應該先知道光與材料科學到底有多相關呢？

廣義的光即是電磁波。可見光是波長介於400nm-750nm之電磁波、紫外光及X射線等則為波長短於400nm之電磁波、而紅外光及微波等則是波長長於750nm之電磁波。材料科學有極大的比例著力於物質與電磁波間的交互作用的研究。而材料科學與工程則是研究物質之結構、性質、製程、與功能應用四個項目間相互關係的學科。因此可以說材料科學與工程不論在結構、性質、製程、與功能應用上，皆與電磁波有密切的關係。我們的世界也就是藉由物質與電磁波間的互動，而變得有聲有色。

舉例而言，在物質的結構方面，我們以X光來照射晶體材料獲得繞射光譜，以判斷其結晶型式與晶格常數。我們以紅外光照射分子材料獲得吸收光譜以探知其鍵結強度與鍵結位置的資訊，以螢光或電致發光來檢測材料的缺陷位置。我們以光的散射來決定物質顆粒的大小，而以X光繞射峰寬來估計結晶晶粒的大小。

在物質的性質方面，我們對材料對光的吸收、穿透、反射、散射，以至於發光、螢光等行為，皆是我們設計材料時所必須的資訊。這些性質是我們在對材料功能設計使用時不可或缺的。如材料的顏色呈現、光纖通訊、透明視窗、變色、發光、顯示等，皆有賴對材料光性質的掌握。

材料科學與工程中除了對物質的光性質須有所掌握外，亦非常在乎物質的熱、電、力、磁等其他性質。我們可藉由光與物質之互動而得到這些性質。如由物質的黑體輻射紅外光波長可獲得物質之溫度及比熱等資訊，光電子能譜（XPS）的變化來測定材料中電荷的存在與離子的價數，以極化光探求材料的極性，以反射調製光譜（PR）測量材料內部之電場，以光電子能譜（UPS）測量物質的能帶結構與推測其導電性，以X光繞射之晶格常數變化可推估材料的內部應力，以拉曼光譜可分析其應力分布，以XPS可獲得材料中電子的束縛能極推估鍵結強度，以光槓桿技術測定材料的楊氏係數、降伏強度、膨脹係數、與壓縮係數，以偏光調變進場光學顯微術等磁光效應來研究磁性薄膜中微磁區的特性，以電子顯微鏡中的能量散佈光譜儀（EDS）來進行材料的成分分析。

此外，光與其他性質在物質內的交互作用，如光生電、光生聲、光生磁、光生熱、光生力等現象主宰了許多可能的應用。

在製程方面上，光廣泛應用於材料製程控制與製程監測上。在控制上，光阻蝕刻技術的發明，實現的近代積體電路的製造與應用。光的繞射應用在週期結構材料的製造，藉由如同相片的曝光顯影製程，實現了如DFB雷射或DBR的光柵結構。在監測上光可用於材料溫度、厚度、成分、摻雜、能隙、鍵結、應力、磁性等監測。光可以是與物質作用的入射源，也可以是與物質作用後的受測源。因此所有光與物質交互作用之性質皆可用於製程監測上。尤其光檢測被認為是非破壞性的檢測方式，因此在材料製程設備及偵測儀器上被普片的使用。

在功能應用上，有關光的材料應用有光纖材料、無線與光纖通訊半導體、光碟記憶體、光致變色玻璃、光波導微結構、電視顯示器、LED照明、太陽能電池、光熱發電、透明導電玻璃、光觸媒除汙、光觸媒產氫、螢光粉體等，不勝枚舉。許多光功能應用皆是在材料科技的突破下才能一舉成功的。舉例來說導電高分子的發現而成就近日有機LED，多晶矽的缺陷鈍化造就目前最大宗的矽機太陽能電池市場。染料的成功合成成就了染料敏化太陽能電池的發明，而鈣鈦礦染料的研究成就了太陽能電池效率超越20%，半導體的磊晶技術成就了光通訊雷射及偵測器的製作。因此未來科技發展有賴諸位同學在材料科技領域上的研究突破。

在我們慶祝2015國際光之年的同時，我們應當意識到自己責任的重大。我們肩負著社會及國家科技的發展，責任無法逃避。所幸上述的內容皆是本系教育的重點。若能按部就班的學習，則將會在此領域上奠定札實的基礎。期待所有同學認知身為材料人的責任，努力向學，將來在科技界有舉足輕重的貢獻。