淡江大學物理系教授兼學術副校長薛宏中與物理系博士後研究員許誌恩博士，與美國南加州大學（USC）化學工程與材料科學系李爭路（Zhenglu Li）教授團隊合作。最新研究成果〈Many-Body Correlation Effects in Fröhlich Electron-Phonon Coupling〉於2026年9月30日刊登於國際頂尖的物理期刊《Physical Review Letters》。這份期刊由美國物理學會發行，歷史悠久，是物理學界最受肯定的期刊之一；這是繼《Nature Chemistry》論文後，雙方的又一項成功的合作成果。

在化合物半導體與絕緣體中，電子與晶格振動（聲子）的極性耦合，在長波長極限下會發散，稱為Fröhlich交互作用，並影響載子壽命、傳輸、光吸收與極化子形成。舉例來說:手機、電腦與電動車裡的晶片，都靠電子在半導體材料中流動來運作。但電子並非暢行無阻：材料裡的原子不斷振動，電子與這些振動互相拉扯，就像人在擁擠的人群中前進，會被擠壓、減速。這種「電子與原子振動的交互作用」，會直接影響元件的速度、效率與耗電。

科學家常用電腦模擬來預測這種交互作用，但現有方法有個盲點：在一類常見的半導體材料中，它對遠距離作用的估算不夠準確。研究團隊改用考慮電子之間彼此影響的更完整理論（GW多體理論）重新計算，發現傳統方法在碳化矽中，會把這種作用低估約15%。團隊因此提出新的計算方法，並在碳化矽、氮化硼、氮化鎵與鈦酸鍶等多種材料中驗證，也成功解釋了二氧化鈦實驗中觀察到的特殊現象，計算與實驗高度吻合。

這些材料中，碳化矽與氮化鎵是電動車、快充與高頻通訊元件的重要材料。計算越準確，就越能在實驗之前先篩選出效能好的新材料，節省研發時間與成本。此外，在量子電腦方面，量子位元非常脆弱，材料中的原子振動是造成它「失去記憶」的原因之一。更準確掌握電子與原子振動的關係，將有助於挑選更適合的材料，延長量子位元穩定運作的時間；以上所敘，皆屬於此研究成果未來的潛在應用方向。

薛宏中表示，電子—聲子耦合是理解半導體、光電材料與量子材料的核心基礎，這項工作建立在物理系多年累積的GW與多體理論能力上。他感謝學校在研究環境與資源上的支持，也肯定許誌恩博士在計算實作上的投入。展望未來，團隊將把這套方法應用到更多半導體與二維材料體系，並與國際夥伴合作，朝向元件材料與量子資訊材料的研究邁進。

圖說：結合多體 GW 微擾理論（GWPT）修正之半導體/絕緣體晶格中的電子與晶格振動（聲子）產生的長程極化弗羅利希（Fröhlich interaction）交互作用、電子-聲子耦合機制與二維光電子能譜轉轉折（Photoemission kink）理論計算與實驗對比示意圖。