薛特教授與其研發的奈米級光感應器
 
光感測技術已普遍應用在遙控器、自動門、光治療等日常生活,但如何讓不同波長的光都能被感測應用,是亟待克服的難題。陽明大學生醫光電研究所研發出一種全新的奈米材料,可以將紫外線、可見光到紅外線等光波轉換成電流,創造出新一代光感測器的原型。這項由陽明大學與台灣科技大學、國家實驗研究院一起完成的研究成果,已發表在奈米材料科學的重要期刊《Nano Energy》。
 
光感測器是一種可以將光轉換成電流的裝置,具體的應用就是遙控器。透過遙控器發射出的紅外線來遙控家電。由於光根據波長的不同,可以分為短波的紫外線、400nm到800nm的可見光,以及波長較長的紅外線,一個良好個光感測器必須要能吸收不同波長的光訊號,同時有效率地將光訊號轉換成電流,也就是所謂的「光響應」(photoresponsivity)。
 
由於光感測所需要的材料相當獨特,有些材料只對特定波長的光線有反應,而高能量的紫外線與可見光又比較容易被吸收,所以紅外線的部分仍然有許多挑戰需要突破。陽明光電所薛特教授(Surojit Chattopadhyay),與他的博士班學生高聖禹(Sandip Ghosh),利用二硫化鉬(MoS2)結合上轉換奈米粒子(upconversion nanoparticle),製造出大小只有4.5微米的光感應器。這個光感應器的吸光範圍涵蓋波長從紫外線到紅外線,同時大幅改善過去紅外線轉換電流效率不彰的缺點。
 
    
光電所薛特教授與博士生高聖禹研發的光感應器(右圖為示意圖)
 
薛特教授表示,二硫化鉬的吸光範圍大約在650nm,透過結合可以吸收紅外線的上轉位奈米粒子,可以讓光感測器的吸光範圍來到1064nm,同時在980nm波長紅外線的照射下,也能產生1254 AW-1的光電流。他說,商業用的材料通常無法吸收廣譜的光譜,所以才會想到使用兩種或兩種以上的材料來達到更廣的吸光範圍。
 
高聖禹說,兩種材料結合必須花費18到20小時,才能設計出大小只有4.5微米的光感測器。光感測器應用在電子、醫療、光電等領域,這項成果不僅會加速這個領域的研發速度,同時在商業上可以應用來改進智慧手機、遙控器、甚至是軍用夜視裝備等。
 
薛特教授(中)與實驗室成員
 
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[新聞發布日期:109/10/16]