互補式金氧半導體感光換能器之設計與其超分子化學感測器方面之應用

Abstract

本論文提出、設計並實現一與芳杯(calixarenes)化學感測器結合之互補式金氧矽半導體感光換能器，並探討其在抓取金屬離子之化學感測器方面之應用。論文主要分為下列三個主要 部分：(1)芳杯之合成、鑑定與固定化；(2)互補式金氧矽半導體感光換能器電路之設計、實現與測量；(3)互補式金氧矽半導體元件與化學感測器之結合與量測。 具有特殊立體構造之芳杯對於客體分子的高度選擇性已被廣為證實並應用。為使芳杯在感測器方面有進一步的應用，在芳杯上合成含有硫醇之取代基，即可藉由金硫間之共價鍵結，將芳杯固定在金之表面。而芳杯之自我組合分子層(SAMs)之特性及對金屬離子之選擇性將藉由石英晶體微天平(QCM)來測量。其次，根據傳統的主動式像素感應器之架構，一互補式金氧半導體感光換能器電路被提出、設計與實現。不同的互補式金氧半導體光二極體被應用在此電路中以符合低暗電流、高光譜反應之高敏感度設計要求。在初步的量測結果之後，此互補式金氧半導體感光換能器晶片將與芳杯化學感測器結合，並用以量測溶液中汞離子之濃度。