本技術利用有機金屬化學氣相沉積系統(MOCVD)在藍寶石基板上生長具尖晶石結
構之氧化鎵鋅(ZGO)磊晶薄膜,此MOCVD製程可達量產製作生產此ZGO感測薄
膜,ZGO薄膜可以用簡易製程即可製作成氣體感測器,並可將一加熱器製作於其
周圍。此一ZGO金屬氧化物為目前唯一可感測一氧化氮之金屬氧化物薄膜。研究
發現ZGO薄膜製作而成的氣體感測器僅針對NO氣體有極佳反應與極高選擇性,
藉由適當之電極設計,當通入NO氣體時,此一電極量測之電阻即會發生變化,並
結合電路之讀取訊號,可將量測之訊號藉由WiFi傳遞到收發設備,再透過網路上
傳至雲端,即便在惡劣環境量測,仍可於安全之場所接收到訊號。
另一方面,為了讓氣體感測器得以順利達到高靈敏之響應,通常皆會加熱,為了
提高ZGO磊晶薄膜表面的溫度,以達到氣體感測元件的操作範圍,同時又希望追
求最小的功耗,與最低限度降低熱能逸散,普遍的氣體感測器採用懸吊式的設
計,將空氣作為其絕熱屏蔽。然而,懸吊式的設計存在著難以避免的問題,即為
其機械結構較為脆弱不穩。有鑑於此,本感測器設計將加熱器與感測元件製程於
同一平面,不僅可以強化整體結構的強度,也達到簡化製程以優化適合量產。除
此之外,善用了半導體製程的特點,將感測器尺寸縮小達到便於攜帶之目的。尤
為難得的,此感測材料可以於相當高溫的環境正常運作。如此一來,更能勝任各
式環境。
此外,本技術除將加熱器製作於感測器同一平面,並配合絕熱封裝,加熱器可瞬
間將感測器升溫至300°C,有助於氣體感測器之感測能力有所提升,此一設計相
較於傳統微機電式懸空氣體感測器將具更簡易製程且機械結構更為堅固,更可應
用於高溫之惡劣環境進行監測。不僅如此,又設計一特殊電路,可讓加熱器之電
阻維持恆電壓,如此一來即可常保加熱器之溫度恆溫,以提供氣體感測器之穩定
量測氣體感測器最低可量測至氣體感測器最低可量測至ppb等級,且具極高之氣
體選擇比。