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光偵測器採用金屬有機結構 有效拓展偵測頻譜
 

【CTIMES/SmartAuto 報導】   2020年04月19日 星期日

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光電協進會(PIDA)指出,為了提高傳輸效率,光偵測器需要搭配訊號發射端與光學系統才能偵測到訊號。當感光面和照射光沒有匹配好,則光感測度或靈敏度就會受到影響,而這些與使用材料的電子特性表現相關。過去光偵測器已經普遍應用在電子產品上,但是很難在廣波長偵測與價格上取得平衡點。近期德國研究機構Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)的研究人員Himani Arora發表以金屬有機架構(MOF)作為寬頻光偵測器的應用,且不需高昂的原料成本。

PIDA產業分析師王思穎表示,MOF是屬於多孔特性的材料,其間隙、孔徑大小,以及官能基等都可以透過分子結構來調整,由於具有高密度的特性,因此以往MOF都是使用在氣體吸附、超級電容器、光催化及電催化等應用上。如今Himani的發現,讓MOF的應用延伸到光偵測器的應用上,可望讓光學應用更為廣泛。

王思穎解釋,Himani所發現的MOF是一個二維的MOF半導體材料,理論來說光偵測的靈敏度是隨著溫度及波長而改變,而透過MOF半導體的特性,使得能夠偵測到的光譜範圍從400nm到1575nm,換句話說,從紫外光(UV)範圍一直到近紅外光(Near IR)都能夠偵測得到,突破了MOF半導體在光感測器上的應用。

在物理學上,當能帶間隙越小表示激發點子所需的能量越少。而Himani發現的MOF半導體材料帶隙非常小(0.45eV),代表只需要很小的光能量就能產生電能,因此能夠感測到更大的光譜範圍,藉由此次的發現,讓金屬有機架構(MOF)的研究又前進了一大步。

Himani指出,若要優化MOF半導體在光學上的表現,可透過冷卻光偵測器到更低的溫度,使得熱激發受到控制。甚至在裝置的元件配置與機械特性上做調整,也能更加優化光學表現。不過Himani認為,接下來更重要的是專注在縮小MOF薄膜厚度的研究。目前MOF薄膜為1.7μm,希望目標降到70 nm的厚度,若能在相同的光學特性下成功達成,將有助於量產後的表現。

關鍵字: PIDA 
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