埃米(Å)世代超薄型抗腐蝕二維材料薄膜高靈敏氣體感測器

學研新創 - 環境科技與能源應用

2025-01-14

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闕郁倫講座教授團隊/國立清華大學

闕郁倫、郭姿妏、郭旻鑫、廖育萱、呂閔哲

本團隊成功開發出兼具創新性與實用性的抗腐蝕二維材料薄膜高靈敏氣體感測器。透過採用低溫電漿輔助硒硫化技術，團隊突破傳統感測器的技術限制，創造出可應對腐蝕性氣體挑戰的全新解決方案。本技術以薄膜層厚度與精準層間距控制為核心，結合可調控的材料晶相結構，使其具備卓越的抗腐蝕性、高靈敏度以及長期穩定性，特別適用於高腐蝕環境如半導體製程等。新技術的開發不僅成功克服傳統感測技術在壽命、穩定性和精準度上的不足，還實現感測器的大面積均勻製造與層數控制，滿足量產需求並大幅降低成本。此感測器可穩定檢測如 NH₃、H₂S 等腐蝕性氣體，確保工業製程的安全性與效率，減少設備頻繁維護或更換的需求。同時，產品的高靈敏度也為智慧城市環境監測提供突破性的應用，能精準監控空氣品質，助力實現可持續城市發展。本技術的價值不僅體現在現有技術突破，更體現在其帶來的經濟效益與社會影響。感測器的國產化降低對國外進口產品的依賴，增強本地供應鏈穩定性與市場競爭力，為國內高科技產業注入新動能。此外，低成本高效能的特性促進此技術的普及，讓更多行業能夠受益，從而提升整體工業安全水準。

評審推薦

1.利用低溫電漿輔助硒硫化技術，成功製造出新型二維感測薄膜，能有效偵測過往不易偵測到的腐蝕性和有毒氣體，如DMF、TEOS、硫化氫、氨氣、HBr等，具產業應用價值。
2.在靈敏、高抗腐蝕性及低成本方面有優勢，使產品滿足半導體產業和城市環境急需的靈敏感測器需求，具市場潛力和競爭力。
3.與新竹市政府合作，成功監測包括甲烷、氯氣、硫化氫、氨氣、CO2和CO等對人體有害的氣體，且數據經過第三方認證，具可靠性和應用價值。

團隊簡介

闕郁倫
學歷	國立中山大學物理學系學士國立清華大學材料科學工程學系碩士國立清華大學材料科學工程學系博士
現職	國立清華大學材料科學工程學系講座教授國立中山大學物理學系合聘教授韓國大學材料科學工程學系合聘教授
經歷	1. 獲得國內外重要獎項及其他榮譽: 2012 潘文淵文教基金會考察研究獎 2013 科技部吳大猶獎 2013 台灣真空學會年輕學者獎 2013 台灣電子材料與元件協會「傑出成就獎－傑出青年獎」 2014 入選世界名人錄 Who's and Who in the World 2015 Lam Research Foundation University Funding Award, USA 2015 科技部自然司優秀青年計劃 2015 中國材料科學學會優秀年輕學者獎 2016 科技部自然司優秀青年計劃 2017 亞太經合會(ASPIR)台灣(中華台北)傑出優秀青輕學者代表 2017 亞太材料科學院副院士(全世界共有11位獲選) 2018 獲選第一次科技部傑出研究獎(107 MOST Research Award) 2018 獲選為英國皇家化學學會會士(Royal Society of Chemistry, RSC Fellow) 2019 獲選為國際電機電子學會資深會員(IEEE Senior Member) 2020 獲選為英國礦冶材料學會會士(Fellow of the Institute of Materials, Minerals and Mining, IOM3 Fellow) 2020 獲選為英國物理學會會士(Fellow of the Institute of Physics, IOP Fellow) 2020 獲選為美國光學學會會士(Fellow of the Optical Society, OSA Fellow) 2020 獲選為國際傑出發明家終身成就獎(International Inventor Prize) 2020 獲選創新創業激勵計畫(FITI) 前八名 2022 獲選第二次科技部傑出研究獎(110 MOST Research Award) 2022 獲選康寧創星家－創新應用競賽第一名 2023 獲選未來科技獎－淨零排放 2023 獲選華立創新材料大賽－入選獎 2024 獲選第22屆有庠科技論文獎－綠色科技 2024 獲選未來科技獎 - 半導體 2013/8-2021/7後學團隊在過去十年內一共執行33項產學計劃，持有台灣、美國及大陸之專利達32項。 2. 國際研討會邀請專題演講或規劃委員: 後學自 2010 開始至目前負責秋季美國電化學年會(ECS fall meeting)奈米及光學元件程議召集人（Program organizer），也在 2015 年受邀加入程議規劃委員之一，負責美國電化學年會第222, 224, 226, 228, 230,232, 234, 236, 238, 240 議程召集人，5年擔任國際會議主持人、國際會議演講超過 100 場次以上。 3. 擔任國際知名學術期刊編輯工作: 後學由於在奈米、二維材料、能源研究在國際上有一定能見度，於 2011 開始擔任國際學術期刊- Nanoscale Research Letters(IF: 5.418) 之副編輯 (現已更名為 Discover Nano) (IF: 6.5)，2019 年 1 月 1 日開始成為此期刊之總主編輯(Editor- In-Chief)，也擔任 Nanoscience and Nanotechnology Letter (IF:1.128) 之副編輯、Scientific Reports (IF:4.6) 及 Journal of nanomaterials (IF: 3.7)之編輯群，目前也受 Materials Today (IF:24.2)之子刊 Materials Today Energy (IF:9.2) 邀請擔任客座編輯負責二維材料應用於能源之文章。 4. 服務方面的重要貢獻國內: 擔任校內學生住宿組組長 (2012-2016) 中國材料學會學術委員(2016~2019) 科技部材料學門複審委員(2019~2021) 台灣真空學會常務理事(2014~) 台灣電子顯微鏡學會理事(2019~) IEEE台北分會會員代表 (2020~) 國家同步輻射研究中心用戶執行委員會委員副主席 (2021-2022) 國家同步輻射研究中心用戶執行委員會委員主席 (2022-2023) 國科會材料學門複審委員(2023~) 國外: 美國電化學學會(ECS meeting): Electronics and Photonics Division 會議執行委員及審查委員(2010~) IEEE Nanotechnology Council: Nano-Materials Technical Committee (2021~)