周苡嘉

如果你對女科學家的想像是：無暇兼顧打扮、個性有點man；那麼眼前長相秀氣、長髮披肩，身著短裙、腳踩高跟鞋的周苡嘉，絕對顛覆你的刻板印象。

從嘉義女中數理資優班、清大材料系，到美國加州大學洛杉磯分校，周苡嘉在求學途上一路拔尖順遂。

取得博士學位後，她進入美國IBM華生中心擔任博士後研究員，埋首於「奈米線在電子顯微鏡中的成長機制」研究。後來獲交大聘任回台任教，仍繼續在台完成該研究。

娟秀的周苡嘉，著迷於顯微鏡下的奈米世界，在細微之處，改變世界的未來。

「奈米」是尺寸單位，一奈米等於10的負9次方米，即10億分之一公尺。奈米科技看似冰冷、有距離感，殊不知現代人的生活中早已脫離不了奈米等級的元件，如電腦、手機等3C產品中都有奈米的身影。

周苡嘉提出突破現有元件的微型化技術，可使單位面積晶圓放入的元件數量增加，效能得以提高，未來可望能帶動新一代半導體工業、電腦工業與生醫產業升級。

所謂「三五族材料」，是指元素週期表8族元素中，第3族元素與第5族元素的化合物。

周苡嘉指出，在同等的線寬之下，三五族材料比四族材料擁有較高頻率及較低消耗功率的特性。因此，近年許多科學家投入研究，希望能藉以取代矽，成為半導體材料的明日之星。周苡嘉研究的磷化鎵（GaP）就是其中之一。

至於自立式奈米線的自組裝成長，則有別於現行的印壓方式，讓原子自行堆疊成奈米線。

「當微影壓印技術已達最小線寬極限時，自組裝成長技術可突破其限制，朝更小尺寸的元件發展，」周苡嘉解釋。

成長中的磷化鎵奈米線，在顯微鏡下，有如一幅幅藝術品。圖為美國IBM華生中心送給周苡嘉的紀念禮物。

2011年8月周苡嘉加入IBM華生中心磷化鎵奈米線自組裝研究團隊。在近2年的研究中，她致力於尋找磷化鎵奈米線原子級自組裝的成長動力機制。

實驗在超高真空穿透式電子顯微鏡下進行。在這種高等級顯微鏡下，奈米線的成長速度較慢，可以仔細觀察每個原子層的變化。

首先在3微米（一微米等於10的負6次方米）長的矽基板上放催化劑，利用蒸汽液體生長法，將三甲基鎵與磷化氫氣體噴入，讓奈米線在催化劑上自組成長。

做實驗不僅要手巧心細，觀察入微，還得要慎選開始的時間。周苡嘉說，每次實驗都無法預估奈米線會不會成功地生長、長到什麼時候會停。有時持續生長八、九個小時，得不間斷在顯微鏡下觀察、做紀錄，錯過午、晚餐是常有的事；有時一開始就失敗，那就樂觀安慰自己可以早點下班。

照理說，奈米線在相同條件下，應有相同的成長機制。周苡嘉卻在實驗過程中發現，於固定與穩定的條件下，雙晶結構的磷化鎵奈米線每個原子層的成長速率卻不盡相同，讓她大感訝異。

為了解開疑惑，她將磷化鎵奈米線成長過程拍成影片，再格放成一秒30張的照片反覆觀看，從中抽絲剝繭後發現，當晶體結構轉變時，成長速度就會變快。此一重大的發現，打破了過去科學家對三五族材料成長的預期和想像，也釐清、解釋了此一科學上的疑惑。

成長中的磷化鎵奈米線，在顯微鏡下，有如一幅幅藝術品。圖為美國IBM華生中心送給周苡嘉的紀念禮物。

周苡嘉指出，此一研究成果要運用在半導體、電腦科學與生物醫學等產業的奈米等級元件上，仍有一段距離。

接下來周苡嘉除了指導學生，仍要針對此一主題繼續研究。她表示，與IBM的跨國合作持續進行中。「未來，我還是會繼續做金屬、半導體與電子顯微鏡相關的分析研究，」她說。

在科學領域中，沒有性別之分，若真要尋找女科學家有別於男科學家之處，在周苡嘉身上，看到的是女性「戀家」的特質。

「我唯一感到遺憾的是，在國外唸書、工作6年，錯過了許多與家人相處的時間，」周苡嘉說，出國時妹妹還是小學生，回來時，妹妹已成要上大學的大女孩，更別說雙親頭上的斑斑白髮。

為學業、工作犧牲與家人共同生活的人不在少數，男性更多於女性，在周苡嘉心中的天平之上，科學成就與人生幸福同等重要。

成長中的磷化鎵奈米線，在顯微鏡下，有如一幅幅藝術品。圖為美國IBM華生中心送給周苡嘉的紀念禮物。