Yang Research Group

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Yang Research Group (YRG) 成立於2017年，是由清大電子所楊尚樺教授所創立的研究團隊

YRG是由一群跨領域/跨國界科技人才所組成的年輕國際團隊。我們熱愛發展技術、探索應用可能、跨界交流、做有影響力的事情。

YRG主攻太赫茲(terahertz, 兆赫波)技術。在這個急速發展領域中，我們在國際上表現相當活躍，目前與國內外企業和研究團隊多有緊密合作。

YRG研究領域涵蓋許多面向，自新穎材料研發、半導體奈米元件、影像系統、6G無線通訊系統、電腦視覺演算法開發、至透視超感知、生醫影像、非破壞式檢測、藥物偵測等應用。

19/03/2026

恭喜Yang Research Group近期矽光子太赫茲晶片研究成果獲選ACS Photonics期刊封面✨

論文傳送門：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsphotonics.5c02354

論文快速看：
這項研究成功實現太赫茲晶片製造技術革命性里程碑，成功克服矽光子太赫茲晶片在光電轉換效益、超快操作特性與電學性質難以兼顧的艱鉅難題。透過精準控制磷離子佈植技術，本團隊對鍺錫磊晶薄膜能隙與載子動力學進行客製調控，首度實現與光通訊波段相容四族材料太赫茲偵測器晶片。此項材料創新不僅能提供高效高速頻率響應，更能與光子晶片和電子晶片達成完全相容。相較於無離子佈植相同材料，偵測靈敏度巨幅提升 4 倍，偵測頻寬高達 2.5 THz，訊號雜訊比超過 65 dB，展現出前所未有的卓越規格。這項成果展現四族半導體具備與傳統三五族平台抗衡能力，更進一步展示目前光纖通訊工業、矽積體製造工業、矽光子製造工藝可達到大規模生產、低成本太赫茲系統單晶片未來方向。

10/12/2025

恭喜本實驗室專題生郭志玲同學榮獲OPTIC 2025 Student Paper Awards (oral)。

本研究創新地結合太赫茲時域高光譜成像與深度學習，實現對乾燥人參切片的快速、無損、免前處理辨識。尤其研究引入厚度無關的光譜正規化，有效降低切片厚度差異對光譜的干擾，並設計六層神經網路進行分類，達到高準確率（97.55%）。該方法不僅大幅度簡化了傳統鑑定流程，也展示了太赫茲光譜技術在中藥材智慧鑑識與非侵入式檢測上的巨大潛力。

08/12/2025

🎉 喜訊分享 🎉
恭喜本實驗室苗軒維同學榮獲玉山培育傑出人才獎學金－科技類！🏆

苗軒維同學在太赫茲高速無線通訊研究領域成果豐碩，具國際影響力，已發表 16 篇論文，並獲選為 APRSAF 亞太區域太空組織論壇台灣青年代表。
同時具備跨域整合能力，雙主修電機與經濟，並多次主辦校內大型活動，展現科研與領導並重的卓越才能。

再次恭喜同學獲得肯定，期待未來在高速通訊與前沿科技領域持續發光發熱！✨

05/12/2025

🎉 喜訊分享 🎉
恭喜本實驗室苗軒維同學！
入選第四屆臺灣太空事務青年人才選訓計畫優選
與國家太空中心（TASA）一同前往菲律賓宿霧，參與 2025 APRSAF 亞太區域太空組織論壇，代表臺灣在國際太空事務舞台進行交流！🌏🚀

19/11/2025

YRG 有5篇研究論文獲選於OPTIC 2025發表，第五篇來介紹本實驗室專題生黃梓驊發表的論文。
論文名稱：Time-Resolved Terahertz Single-Pixel Compressed Sensing Imaging for 3-Dimensional Time-of-Flight Analysis of Semiconductors

太赫茲影像技術因其能穿透非金屬材料、具備光譜敏感度、與非破壞檢測優勢，近年被廣泛應用於半導體、生醫檢測與文化資產保存領域。然而傳統 THz 成像架構常面臨掃描速度慢、硬體複雜、以及製作成本高與雜訊大的限制。
在本研究中，我們提出一套三維時間解析單像素壓縮感測成像系統，成功利用單像素成像結合壓縮感測，透過THz時域取樣進行飛行時間分析，整合成一個同時具有高速、低成本、高深度解析度的THz成像平台（圖1 (a)），進一步延伸了傳統 2D 成像在深度資訊上的應用範圍。
我們利用初步 THz 時域掃描，觀測到樣品中矽（Si）與砷化鎵（GaAs）對 THz 脈衝造成不同延遲t1和t2（圖1 (b)），因此只需在這些特定時間點進行2D單像素量測，即可重建深度解析影像。
影像結果（圖2）清楚呈現二者的材料分布，證明本系統能在不破壞樣品的情況下，進行材料層級的辨識。

#論文

17/11/2025

YRG 有5篇研究論文獲選於OPTIC 2025發表，第四篇來介紹本實驗室專題生郭志玲發表的論文。
論文名稱：Terahertz Time Domain Hyperspectral Imaging for Rapid and Accurate Classification among Ginseng Species with Zero Sample Preprocessing

本研究提出一種結合太赫茲時域高光譜成像與深度學習分類模型的創新分析流程，利用太赫茲波的非接觸、穿透性與材料特徵吸收光譜的物理特性，成功實現對乾燥人參切片的快速、無損、免前處理辨識。相較於傳統檢測方式，本方法能直接對原始切片進行光譜掃描，大幅簡化分析程序，並提升實際應用的便利性。
在中醫藥領域中，亞洲人參與西洋參因藥性分屬「溫」與「涼」，常被分別用於補氣、清熱等不同臨床需求，若誤用或被不肖商家以次充好，不僅可能降低療效，甚至影響用藥安全，因此如何快速且準確地區分兩者，是中藥市場監管與保健食品產業的重要課題，而傳統鑑定手段包括形態學判讀、薄層或氣相層析分析等方式，但這些方法往往需要切碎、萃取或化學前處理，不僅耗時、具破壞性，也無法直接應用於商用生產線的即時檢測。
進一步為解決人參切片常見的厚度不均問題，本研究導入厚度無關的光譜正規化方法，有效降低厚度變化對光譜訊號造成的干擾，使THz-HSI系統能穩定量測不同來源、不同加工批次的切片。接著，本研究設計一套六層人工神經網路進行分類學習，結果顯示在 0.2–1.2 THz 的頻段內可達到 97.55% 的分類準確率，展示了太赫茲光譜技術結合深度學習於中藥材智慧鑑識上的巨大潛力，也為未來建立非侵入性太赫茲的藥材檢測提供了可行的技術基礎。

圖(一)透過正規化處理，可以減少厚度不均等物理因素造成的誤差，讓所有樣本的光譜表現更具可比性，使深度學習更容易抓到真正屬於材質本身的特徵。
圖(二)實驗結果顯示，當使用頻段0.2-1.2THz時，在兩種種類上皆具有高準確率，而在 0.2–3.0 THz 頻段中，因高頻端含有較多噪訊，使準確率降低，顯示模型主要依賴低頻段中的有效光譜特徵進行辨識，而非隨機分類。

#論文

14/11/2025

YRG 有5篇研究論文獲選於OPTIC 2025發表，第三篇來介紹本實驗室碩士生樂承祥發表的論文。
論文名稱：Design and Characterization of a GeSn Photomixer with Simulated Beam-Steering Array Performance

本研究首次展示一款具備 CMOS 製程相容性的 GeSn 光混頻器，做為高效能太赫茲（THz）連續波光源的可行方案。實驗中，元件展現約 45 dB 的動態範圍與超過 1.2 THz 的操作頻寬，顯示 GeSn 材料在 1.55 μm 下具備強吸收與高速載子響應特性，非常適合作為光混頻式 THz 發射器。

為提升 THz 輻射功率並改善單一元件在指向性上的限制，本研究進一步利用相陣列（phased array）理論，建立多元素 GeSn 光混頻器陣列的模擬平台。

此外，研究也提出 THz 陣列的元件週期設計準則，確保在不同掃描角度下維持主瓣穩定度與功率集中，並分析 400 μm 與 1000 μm 間距下的波束表現差異。

綜合來看，此研究不僅驗證 GeSn 光混頻器作為 THz 光源的可行性，更奠定了未來 GeSn 多元素 THz 陣列的設計基礎。後續將朝向實際製作多元素陣列並進行實驗式波束轉向測試，期望能打造具高效率、可掃描且具備成本優勢的 THz 天線系統。

#論文

05/11/2025

YRG 有5篇研究論文獲選於OPTIC 2025發表，第二篇來介紹本實驗室碩士生管振群發表的論文。
論文名稱：Studies on Material Engineering of Germanium-based Terahertz Spatial Light Modulators with Dry Etching

太赫茲波的成像方式具有非電離、非侵入和非破壞的特性，其中「單像素壓縮感知」成像具有顯著優勢，無需機械掃描即可高速擷取數據。本研究旨在利用高性能的「太赫茲空間光調製器」（THz SLM）實行該成像方式，引入Ge晶片作為調製器的光電導材料，由於能帶隙更低、載子遷移率更高、量子效率更佳，其太赫茲調製效果優於傳統的Si晶片。

此處採用反應離子蝕刻（RIE）的乾蝕刻製程，令Ge晶片減薄為Ge膜且表面更粗糙，藉此抑制其太赫茲繞射、增加光子捕獲，提升Ge晶片的成像解析度；而後採用太赫茲時域光譜儀（THz-TDS），得出Ge膜的太赫茲調製深度，與較厚的Ge塊對比光電導效果。

量測結果顯示，首先，4個Ge晶片經反應離子蝕刻後得出相近的蝕刻速率，說明本蝕刻製程的可重複性；其次，原子力顯微鏡（AFM）掃描出表面形貌後，基於平均高度偏差所分析Ge膜的表面粗糙度為奈米級；最後，觀察波長1550nm的連續波在不同入射功率下透射晶片所得太赫茲波，藉由時域光譜儀所測脈衝峰值，推導晶片的調製深度，而這一數據對比上Ge膜遠低於Ge塊。

本研究首次展示了Ge在太赫茲空間光調製的材料工程成果，確立了可重複的減薄方法與奈米級的表面粗糙度，至於Ge膜的調製深度（光電導效果）降低，則可歸於Ge膜表面複合效應（載子壽命較短）。未來將以抑制太赫茲繞射為前提，進一步優化蝕刻配方，尋求更適配的Ge晶片厚度與表面粗糙度，同時保持良好的成像解析度與調製深度。

(上圖) 圖a為Ge晶片厚度隨蝕刻時間的變化；圖b為AFM掃描的Ge膜表面形貌影像。
(下圖) 圖a為調製深度的測量裝置示意圖；圖b為Ge膜與Ge塊的調製深度曲線對比。

#論文

03/11/2025

YRG 有5篇研究論文獲選於OPTIC 2025發表，第一篇來介紹本實驗室碩士生莊庭羽發表的論文。

論文名稱：High-speed Terahertz Imaging via Channel-Equalized Single-Pixel Compressed Sensing Imaging

我們展示了一套高速太赫茲單像素壓縮感測成像系統（THz-SPCSIS），能以極少的取樣量取得高品質太赫茲影像，整體效能相較傳統方法可達到約千倍等級的優勢（例如更快的擷取速度與更高的重建效率）。此外，我們導入了通道等化（channel-equalization）演算法，用來抑制太赫茲光斑的空間非均勻性與量測光路中的硬體不完美（如增益漂移、像素/圖樣響應差異）所造成的偽影，進一步改善重建結果的對比、均勻度與細節保真度。實驗結果顯示，與傳統作法相比，本系統在影像保真度與可重現性上均有明顯提升，驗證了所提方法在快速且高品質的太赫茲成像應用中具備實際可行性。更重要的是，這項等化策略具有通用性與低成本特性，只需少量參考量測、幾乎不增加額外硬體或計算負擔，即可對 THz-SPCSIS 中的硬體偽影進行有效補償，為後續在無損檢測、材料辨識與工業檢測等場域的落地應用奠定基礎。

圖 1(a) 本研究採用之 THz-SPCSIS 的系統示意圖。(b) 以本系統取得的「參考影像」。(c) 在不同光照強度下，光致激發鍺對太赫茲輻射所產生的調變深度。

圖 2(a) 目標物「U」的 ground truth（真實圖樣）。(b) 我們的鋼材樣品之實拍影像。(c) 未等化與已等化的重建影像比較，並對重建所使用的遮罩數量進行掃描（逐步變動）。

#論文

30/10/2025

🎉 喜訊分享 🎉
恭喜本實驗室楊侑霖同學參加總統盃及全國運動會帆船項目勇奪佳績！
全國運動會是臺灣最高層級的綜合性運動賽事，每兩年舉辦一次，匯聚全臺頂尖選手同場競技，爭取最高榮譽。
楊侑霖同學以精湛的技術與默契十足的配合，在激烈競爭中脫穎而出，成功在帆船雙人項目奪得銀牌！

29/10/2025

🎉 喜訊分享 🎉
恭喜本實驗室麥家銘同學與黃元豪教授團隊！
榮獲 2025 FPGA 智慧運算與終端節點創意應用競賽佳作 🏆

作品名稱：
🌟「太赫茲單像素成像之張量壓縮感測 FPGA 加速器與系統」

恭喜同學們的傑出表現，展現清華學生在智慧運算與創新應用領域的卓越實力！

Address

No. 101, Section 2, Kuang-Fu Road
Hsinchu
30013

Website

https://www.ee.nthu.edu.tw/shanghua/

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