台大研發矽光子長波紅外感測器　室溫感測氣爆風險

（中央社記者陳至中台北2日電）2014年高雄氣爆的教訓，在於沒有即時辨識外洩氣體，錯失應變時機。台灣大學材料系特聘教授陳學禮團隊開發出「矽光子長波紅外感測器」，可在室溫下感測氣爆風險，登上國際期刊。

陳學禮團隊與台灣半導體研究中心研究員賴宇紳、陳仕鴻合作，歷經一年多的實驗，成功研發出可於室溫運作的矽光子長波紅外氣體感測技術，於今年3月發表於國際期刊Journal of Hazardous Materials（有害材料雜誌）。

陳學禮今天接受中央社採訪指出，石化產業與城市並存，同時伴隨著風險，造成大量傷亡的高雄氣爆事件中，由於無法即時辨識外洩氣體丙烯（C3H6）種類與位置，造成嚴重後果。如何即時偵測可燃與高氣爆風險氣體外洩，並及早發出警示，成為重要課題。

研究團隊指出，傳統氣體感測技術多採用電化學或金屬氧化物半導體感測器，需有外加電力驅動，且往往要在攝氏數百度高溫下運作，對可燃與高氣爆風險氣體的感測具額外風險。

研究團隊從「有害氣體的指紋」著手，鎖定丙烯在11微米以及甲烷在7.8微米的特徵吸收波長，分別設計高氣體選擇性感測元件。

他們在矽光子感測器設計微奈米尺度的金屬結構，使入射的長波紅外光在金屬中產生表面電漿共振與激發熱載子效應，增強特定波長的光吸收與感測，突破傳統矽光子元件無法在長波紅外偵測上的限制。

研究結果顯示，矽光子感測器的偵測極限遠低於丙烯、甲烷兩種氣體的爆炸下限濃度，能在氣體達危險濃度前及早預警，並且對其他常見氣體如氧、氮等，也具有良好的選擇性，不會被干擾。

陳學禮表示，這項研究的重要突破，在於利用矽製程開發長波紅外氣體的矽光子感測器，裝置無需以高功率驅動，且不需冷卻系統即可於室溫下運作。

陳學禮說，這項技術有望應用於工業環境監測、能源設施以及智慧城市系統。例如在管線箱涵處，每500公尺裝設一個感測器，就能及時知道有無洩漏。（編輯：張銘坤）1150402