2017年本實驗室於暨南大學成立後, 致力於寬能隙(Wide Bandgap)非晶氧化物(AOS)半導體(Ex. ZnO/InGaZnO/ZnSnO)於光電元件之應用. 本實驗室內部上有基本元件量測系統(Ex. 電流-電壓/電流-時間/Responsivity), 材料光學檢測系統(Ex.PL/Raman), 元件製作設備(Ex.熱蒸鍍機/高溫爐管/高溫烘箱/Spin coater), 可供基本元件製作與量測之研究, 外部上與各大專院校/工業界合作, 在基本元件架構下(Ex. p-n type/Schottky Type/MSM type)使用新穎材料(Ex.石墨烯/鈣鈦礦)來發展次世代的元件,期能培養學生具備半導體製作/量測/分析能力,對學界及工業界創造新猷.
- 製作出自供電金屬–半導體–金屬（MSM）紫外光偵測器：
- Chun-Ying Huang*, Tzu-Yu Peng, Wan-Ting Hsieh, “Realization of a self-powered InGaZnO MSM UV photodetector using localized surface fluorine plasma treatment” ACS Applied Electronic Materials, 2, 2976-2983, 2020.
- Chun-Ying Huang*, Kuan-Chieh Chen, Chih-Jung Chang, “Realization of a Self-powered ZnSnO MSM UV Photodetector that uses Surface State Controlled Photovoltaic Effect” Ceramics International, 47, 1785, 2021.
這兩篇研究聚焦於自供電金屬-半導體-金屬（MSM）紫外光偵測器的設計與性能提升，展示了在材料選擇與表面處理技術上的創新成果。透過局部氟電漿處理優化InGaZnO（IGZO）表面，以及調控ZnSnO（ZSO）材料的表面態，分別成功實現了高效能自供電紫外光偵測器。研究發現，表面氟處理能顯著降低暗電流並提高光生載子分離效率，而對表面態的精確控制則進一步增強了光伏效應的作用，提升了光電轉換效率與自供電能力。研究成果表明，通過針對材料與表面特性的精確設計，可以克服以往MSM元件對外部電源的依賴，實現完全自供電的操作模式，為下一代低功耗、高性能光電子器件的發展提供了新的技術方向。
- 製作出自供電紫外光激發式氣體感測器：
- Chun-Ying Huang*, Xin-Rong He, Ching-Tai Huang, “Realization of a self-powered InGaZnO MSM ozone sensor via a surface state modulated photovoltaic effect” ACS Applied Electronic Materials, 4, 5437-5445, 2022.
- Chun-Ying Huang*, Xin-Rong He, Ting-Yu Dai, “Realization of a Self-powered Cu2O Ozone Gas Sensor through the Lateral Photovoltaic Effect” Journal of Materials Chemistry C, 10, 16517, 2022.
- Chun-Ying Huang*, Kuo-Yuan Juan, Ping-Hua Guo, Yu-Rou Wu, Sheng-Fang Kao, and Su-Yu Liao “Self-Powered InGaZnO Ozone Gas Sensors based on Metal-Semiconductor-Metal Structure with Asymmetric Interdigitated Electrodes”ACS Applied Electronic Materials, 6, 2075-2083, 2024.
這幾篇研究聚焦於水平式自供電氣體感測器的開發，特別是針對臭氧氣體的偵測，展示了創新設計在材料與結構上的突破。透過調控光伏效應與電極結構的設計，實現了無需外部電源的高效能氣體感測功能。第一篇論文探討了InGaZnO（IGZO）材料的表面態調控，顯示出透過優化表面狀態能有效提升光伏效應，進一步實現自供電臭氧感測。第二篇則以Cu2O為基礎，利用水平光伏效應成功設計出具有高度選擇性與靈敏度的臭氧感測器，證明了此材料在自供電氣體感測應用中的潛力。第三篇進一步改良了金屬-半導體-金屬（MSM）結構，採用非對稱叉指電極設計，不僅增強了光生載子的分離效率，還顯著提升了感測性能。本研究創新地利用水平式光伏效應解決了傳統氣體感測器對外部電源的依賴，實現了完全自供電的操作模式為氣體感測技術開闢了新方向。
- 光激活氣體感測器應用在MOF與可撓式基板之研究：
- Wen-Chun Huang, Zi-Chun Tseng, Wen-Jeng Hsueh, Su-Yu Liao, and Chun-Ying Huang*, “X-Ray Detectors Based on Amorphous InGaZnO Thin Films” IEEE Electron Devices Society, 70, 7, 2023.
- Wen-Chun Huang, Yi-Chen Lee, Yu-Zhe Chen, Chieh-Ming Wu, Wen-Jeng Hsueh, Su-Yu Liao, Chun-Ying Huang*, “Phohochemically activated Mn3O4thin films that are produced using SILAR for highly stable flexible gas sensors” IEEE Sensors Journal, 23, 23001, 2023.
近年在室溫氣體感測技術領域實現了突破性進展，特別是在光激活技術應用上，為氣體感測器的發展開啟了新方向。2024年的研究首次成功將MOF（ZIF-8）結合於光激活的非晶氧化銦鎵鋅（a-IGZO）薄膜氣體感測器上，這是國際上首次實現此類技術的應用。研究中採用紫外光（360 nm）穿透ZIF-8薄膜，激發a-IGZO薄膜內的光生載子，顯著增強了氣體感測器的反應效率與選擇性。ZIF-8的分子篩效應進一步有效抑制了干擾氣體（如CO、O3、NO2），並展示了對H2氣體的高度選擇性。更重要的是，此設計克服了MOF在高溫操作下穩定性不足的限制，成功實現了在室溫條件下的穩定運行，達到了傳統熱激活感測器的性能水平。此外，由於光激活氣體感測器在室溫條件下運作，因此能夠將感測器製作於聚酯（PET）等柔性基板上，實現可撓式氣體感測器的設計。利用簡單的SILAR方法沉積Mn3O4薄膜，不僅確保其與柔性基板的兼容性，還使裝置在反覆彎曲測試中表現出優異的穩定性與耐久性。實驗結果顯示，該感測器在經歷超過300次彎曲後性能無顯著衰退，證明其在穿戴式和便攜式設備領域的應用潛力。以上研究成果充分展現了計畫主持人在室溫氣體感測器開發中的重要貢獻。無論是首次將MOF結合於光激活技術以提升氣體感測選擇性與穩定性，還是成功將氣體感測器製作於柔性基板以實現可撓性與長期穩定操作，都標誌著該領域的重大技術突破。這些成果為未來開發低能耗、高性能的氣體感測器提供了新的方向。
