气体感测芯片问世 装入手机监测更便利

在2014年7月31日晚间，高雄发生丙烯气爆意外，恐怖的场景震撼全台。如果爆炸现场附近有够多的气体感测器，第一时间测知具高危险性的挥发性有机物大量外泄，也许就可以避免惨剧发生。

目前市面上的气体感测器，体积都很大，只能安装在固定位置，或是手持侦测。近几年出现的半导体气体感测器雏形，大小可缩小到1公分以下，但对于携带式（如智慧型手机）或穿戴式（如智慧型手表）产品而言，仍嫌太大，且无法和智慧型手机或手表的晶片整合，又有耗电量大、无法精准辨识气体的缺点。

高雄气爆发生后，国家实验研究院奈米元件实验室（奈米中心）开始研究可以直接安装在智慧型手机或手表中的“智慧型气体感测晶片”，与固定式环境感测器互补，让人人皆可随身携带，大幅提高感测范围。

国研院奈米中心运用过去累积的微机电制程经验，与光宝科技光机电整合技术合作，花费近两年时间，开发出可应用于环境的物联网晶片“智慧型气体感测晶片”。

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“智慧型气体感测晶片”是以“金属氧化物半导体材料”作为气体感测薄膜，透过不同金属氧化物与气体在特定高温下的氧化反应及还原反应，藉由感测薄膜与电子之间的抓放过程，改变薄膜的电阻，以侦测气体种类与浓度。

“智慧型气体感测晶片”有两大技术特点：一、运用独特的奈米粒子和奈米孔洞技术制作感测薄膜，不但可增加表面积，提高反应灵敏度；亦可藉由不同金属奈米粒子的特性，感测特定气体而提高专一辨识能力。第二、开发出特殊的“低应力介电层”，可以提升隔热效果，将感测薄膜所需的250℃高温局限于极小范围内，如此可以缩减晶片体积，而不致造成损坏。

藉由这两项技术特点，国研院奈米中心开发出体积仅3毫米x2.35毫米x1毫米的“智慧型气体感测晶片”，具有微型化、低耗能、可整合于智慧型手机或手表、精准辨识气体等优点，让“人人随身携带气体感测器”成为可能。

将现有针对空间环境进行侦测的技术，进化至以“人”为中心的环境监测模式。若未来所有气体感测器的资料均即时上传云端，政府相关单位可即时监测各地环境品质，警消或环保单位即可提早警觉、立即处理。

近年来个人物联网或穿戴式装置使用的各式感测器，已逐渐应用于消费性电子、智慧住宅、保全监控、健康照护、交通运输、百货零售，以及紧急救难等领域。

奈米中心已开发出挥发性有机化合物、一氧化碳、二氧化碳、甲醛等四种气体的感测晶片。未来除继续开发更多类型的气体感测晶片外，并将进一步推进到工业级及人体照护级的复合式气体感测需求。

根据国际数据资讯公司（IDC）研究估计，全球物联网市场规模在202