TWI512963B - 光偵測器 - Google Patents

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TWI512963B TW103101189A TW103101189A TWI512963B TW I512963 B TWI512963 B TW I512963B TW 103101189 A TW103101189 A TW 103101189A TW 103101189 A TW103101189 A TW 103101189A TW I512963 B TWI512963 B TW I512963B
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Hung Hsin Chen
Shih Yen Chen
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Description

光偵測器
本發明係關於一種光偵測器，尤其關於一種可偵測窄頻的光偵測器。
隨著人類生活品質的上升，近年來對於環境氣體的監控及人體呼出氣體的檢測越來越受到關注。多種氣體偵測系統中利用氣體可吸收外線波段光線的特性之光學式氣體偵測系統最廣泛被運用。光學式氣體偵測系統主要包括一紅外光源、一氣體量測腔體及一紅外光偵測器。其中紅外光偵測器若具有窄頻偵測的特性將可提升偵測之準確度及縮小系統尺寸。
目前窄頻紅外光偵測器大致上可分為三類。第一類的紅外光偵測器是利用半導體磊晶技術製作Ⅲ-V族量子井、量子點或是量子環結構配合後段製程實現紅外光偵測元件，這種方式所製成的紅外光偵測器可藉由調整結構參數與元素比例的來調整偵測的波長。然而，此種紅外光偵測元件必須在低溫條件下操作且製程設備昂貴。
第二類的紅外光偵測器使用一全波段的紅外光偵測器(如：熱電堆(thermal pile))，並在偵測器的前方設置一個濾光片，以達到窄頻紅外光偵測。這類紅外光偵測器雖可在室溫條件下操作。然而，濾光片的使用增加了系統的體積及製程上的成本。
第三類的紅外光偵測器是透過半導體製程及微機電製程所製成的微輻射熱偵測器，為一電阻式光偵測器，包括一基板及一非晶矽薄膜。其中，非晶矽薄膜上方塗上紅外線吸收材料，非晶矽薄膜的下方挖空，僅在兩側邊各留一懸臂連接於基板，以作為機械支撐及電性量測接點。當電阻式光偵測器照射到紅外光時，非晶矽薄膜的溫度改變進而改變其導電度，藉由量測非晶矽薄膜的電阻值，可達到紅外光偵測的效果。這類紅外光偵測器雖可在室溫條件下操作，但對吸收光波段無選擇性，必須搭配使用濾光片，同樣增加了系統的體積及製程上的成本，且所使用的懸壁結構降低了元件的有效面積而影響效率。
因此，設計一種體積小且具有窄頻偵測效果的光偵測器是有其必要的。
有鑑於先前技術之缺點，因此，需要發展一種體積小且偵測準確度高的窄頻紅外光偵測器。
根據本發明光偵測器之一實施例，包括一基板、一平面金屬層、一介電層、一圖案金屬層以及一半導體薄膜層。平面金屬層形成於基板上。介電層形成於平面金屬層上。圖案金屬層形成於介電層上。圖案金屬層包括一第一指叉形電極及一第二指叉形電極，第一指叉形電極與第二指叉形電極相鄰。半導體薄膜層形成於介電層上並覆蓋第一指叉形電極及第二指叉形電極。當半導體薄膜層接收一入射光時，平面金屬層與圖案金屬層藉由操作在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收入射光的特定窄頻波 長，以改變半導體薄膜層的導電度，藉此判斷光偵測器所吸收的光能。
根據本發明光偵測器之另一實施例，包括一基板、一平面金屬層、一介電層、一圖案金屬層以及一半導體薄膜層。平面金屬層形成於基板上。介電層形成於平面金屬層上。圖案金屬層形成於介電層上，圖案金屬層包括一第一指叉形電極、一第二指叉形電極及複數個島狀金屬結構，多個島狀金屬結構位於第一指叉形電極與第二指叉形電極之間。半導體薄膜層形成於介電層上並覆蓋第一指叉形電極、第二指叉形電極以及多個島狀金屬結構。當半導體薄膜層接收一入射光時，平面金屬層與多個島狀金屬結構藉由操作在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收入射光的特定窄頻波長，以改變半導體薄膜層的導電度，藉此判斷光偵測器所吸收的光能。
根據本發明光偵測器之另一實施例，包括一基板、一平面金屬層、一圖案介電層、一圖案金屬層以及一半導體薄膜層。平面金屬層形成於基板上。圖案介電層分布於平面金屬層上。圖案金屬層形成於圖案介電層上。半導體薄膜層形成於平面金屬層上並覆蓋圖案介電層及圖案金屬層。當半導體薄膜層接收一入射光時，平面金屬層與圖案金屬層藉由操作在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收入射光的特定窄頻波長，以改變半導體薄膜層的導電度，藉此判斷光偵測器所吸收的光能。
是故，本發明光偵測器係利用三層結構(金屬/介電質/金屬)操作於侷域型表面電漿模態或波導模態達到吸收窄頻光，並利用指叉狀電極結構上沈積一層半導體薄膜作為電阻式溫度偵測器。藉由三層結構吸收窄頻光的能量，造成半導體薄膜的溫度改變，再量測半導體薄膜在固定偏 壓下的電流值，以得知導電度的變化及吸收的光能量，以實現偵測窄頻光的目的。
1、2、3‧‧‧光偵測器
10、20、30‧‧‧基板
12、22、32‧‧‧平面金屬層
14、24‧‧‧介電層
36‧‧‧圖案介電層
16、16b、16c、26、26b、26c、26d、26e、26f、26g、26h、26i、36‧‧‧圖案金屬層
161、162、261、262‧‧‧第一指叉形電極
163、164、263、264‧‧‧第二指叉形電極
1611、1621、2611、2621‧‧‧第一長條部
1613、1623、2613、2623‧‧‧第一指部
1631、1641、2631、2541‧‧‧第二長條部
1633、1643、2633、2643‧‧‧第二指部
265、267、268、269‧‧‧島狀金屬結構
18、28、38‧‧‧半導體薄膜
t1 、t2 、t3 ‧‧‧介電質厚度
w1 、w2 、w3 ‧‧‧線寬
w4 ‧‧‧寬度
w5 ‧‧‧長度
a1 、a2 、a3 、a4 、a5 、a6 ‧‧‧週期
d1 ‧‧‧直徑
第1A圖為繪示本發明之光偵測器的第一實施例的示意圖。
第1B圖為繪示本發明之光偵測器的第一實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第1C圖為繪示本發明之光偵測器的第一實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第2A圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的示意圖。
第2B圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第2C圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第2D圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第2E圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第2F圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第2G圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第2H圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬 層的俯視圖。
第2I圖為繪示本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。
第3圖為繪示本發明之光偵測器的第三實施例的示意圖。
第4圖為繪示本發明之光偵測器的一實施例的吸收光譜圖。
第5圖為繪示本發明之光偵測器的一實施例的光照射時間-電流特性圖。
為進一步說明各實施例，本發明乃提供有圖式。此些圖式乃為本發明揭露內容之一部分，其主要係用以說明實施例，並可配合說明書之相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域具有通常知識者應能理解其他可能的實施方式以及本發明之優點。圖中的元件並未按比例繪製，而類似的元件符號通常用來表示類似的元件。
請參考第1A圖，第1A圖係根據本發明之光偵測器的第一實施例的示意圖。如第1A圖所示，光偵測器1包括一基板10、一平面金屬層12、一介電層14、一圖案金屬層16以及一半導體薄膜層18。平面金屬層12形成於基板10上。介電層14形成於平面金屬層12上。圖案金屬層16形成於介電層14上。半導體薄膜層18形成於介電層14上並覆蓋圖案金屬層16。
光偵測器1是由半導體製程來製作，製程步驟包括：首先，備置基板10，於基板10上沈積平面金屬層12，再沈積介電層14於平面金屬層12上。接著，進行黃光微影與金屬蒸鍍製程於介電質14的上表面，以定義出圖案金屬層16的圖案結構。最後，將具有圖案金屬層16的基板10置入 電漿輔助化學氣相沈積設備(PECVD)，沈積半導體薄膜層18於介電層14上並覆蓋圖案金屬層16。
根據一實施例，基板10可為矽基板、氮化鎵基板、砷化鎵基板、氧化物基板、玻璃基板、陶瓷基板、軟性基板或任何可作為機械支撐的材料。平面金屬層12及圖案金屬層16的材料為具有光反射及導電的特性，例如可分別包括金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銅(Cu)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)或鉬(Mo)。介電層14的材料可為二氧化矽(SiO2 )、氮化矽(Si3 N4 )、氧化鋁(Al2 O3 )或其他具有絕緣效果的介電質材料。半導體薄膜層18的材料可為單晶矽、多晶矽、非晶矽、微晶矽、鍺(Ge)、矽化鍺(SiGe)、氧化鋅(ZnO)、氧化釩(VO)或其它導電度會隨溫度變化的半導體材料。
根據一實施例，平面金屬層12的厚度介於10奈米至200奈米之間。介電質14的厚度t1 約介於0.1奈米至400奈米之間，或是約介於0.1奈米至3微米之間。半導體薄膜層18的厚度介於10至500奈米。
圖案金屬層16的圖案可如第1B圖所示。第1B圖係根據本發明之光偵測器的第一實施例的圖案金屬層的俯視圖。根據一實施例，圖案金屬層16b包括一第一指叉形電極161及一第二指叉形電極163，第一指叉形電極161與第二指叉形電極163相鄰，兩者藉由半導體薄膜層18互相電性連接。第一指叉形電極161包括一第一長條部1611及一第一指部1613，第一指部1613的一端連接第一長條部1611的一側。第二指叉形電極163包括一第二長條部1631及一第二指部1633，第二指部1633的一端連接第二長條部1631的一側，第一長條部1611與第二長條部1631相對，第一指部1613與第二指 部1633相對。
第一長條部1611、第一指部1613、第二長條部1631及第二指部1633的線寬w1 約介於0.1微米至100微米之間。第一指部1613與第二指部1633的間隔約介於0.1微米至500微米之間。
圖案金屬層16的圖案亦可如第1C圖所示。第1C圖係根據本發明之光偵測器的第一實施例的圖案金屬層的俯視圖。根據另一實施例，圖案金屬層16c包括一第一指叉形電極162及一第二指叉形電極164，第一指叉形電極162與第二指叉形電極164相鄰。第一指叉形電極162包括一第一長條部1621及複數個第一指部1623，多個第一指部1623的一端分別連接第一長條部1621的一側，多個第一指部1623的週期為a1 。第二指叉形電極164包括一第二長條部1641及複數個第二指部1643，多個第二指部1643的一端分別連接第二長條部1641的一側，多個第二指部1643的週期可大致上為a1 。第一長條部1621與第二長條部1641相對，多個第一指部1623與多個第二指部1643互相間隔排列。
多個第一指部1623及多個第二指部1643的線寬w1 約介於0.1微米至100微米之間，多個第一指部1623及多個第二指部1643的週期a1 約介於0.2微米至1000微米之間，第一指部1623與第二指部1643的間隔約介於0.1微米至500微米之間。
藉由採用具有不同折射率的介電質14，以及調整介電質14的厚度t1 、圖案金屬層16的圖案尺寸(線寬w1 )，可調整光偵測器1吸收不同特定窄頻的光，包括單波段或多波段。此外，設計介電質14的厚度t1 ，可使圖案金屬層16(16b、16c)與平面金屬層12操作在不同模態，包括侷域型 表面電漿模態及波導模態。
當半導體薄膜層18接收一入射光時，操作在不同模態的圖案金屬層16(16b、16c)會加熱覆蓋於圖案金屬層16上的半導體薄膜層18，使半導體薄膜層18的溫度改變，同時其導電度亦隨著改變。藉由施加直流偏壓於第一電極(161、162)與第二電極(163、164)，再量測隨半導體薄膜層18於固定偏壓下的電流值，以得到半導體薄膜層18的電阻值，同時得知光偵測器1吸收的光能量。藉此無須使用濾光片即可達到吸收窄頻光的目的，不僅縮小了光偵測器1的體積，節省使用濾光片的成本，並具有良好的光偵測靈敏度與準確性。且由於未使用懸臂式結構，而是藉由適當金屬電極尺寸的設計，使第一及第二指叉形電極亦可當作是吸收區域，藉此將可提升元件吸收光的有效面積。
舉例來說，當介電質14的厚度t1 約介於0.1奈米至400奈米之間時，圖案金屬層16(16b、16c)與平面金屬層12操作在侷域型表面電漿模態。當介電質14的厚度t1 約介於0.1奈米至3微米之間時，圖案金屬層16(16b、16c)與平面金屬層12操作在波導模態。
操作在波導模式下的光偵測器1具有選擇性偏極化的特性。更具體地說，具有指叉狀電極(第一電極(161、162)與第二電極(163、164))的圖案金屬層16(16b、16c)除了當電極以外亦作為金屬光柵，在TE(入射光的電場與金屬光柵平行)偏振模態下，入射光會在圖案金屬層16(16b、16c)與平面金屬層12之間來回反射，惟符合建設性干涉條件的入射光會被吸收。
此外，操作在侷域型表面電漿模式下的圖案金屬層16(16b、 16c)與平面金屬層12，藉由調整多個第一指部1623及多個第二指部1643的線寬w1 ，可使光偵測器1具有選擇性偏極化的特性。更具體地說，具有指叉狀電極(第一電極(161、162)與第二電極(163、164))的圖案金屬層16(16b、16c)除了當電極以外亦作為光吸收的結構，在TM(入射光的電場與金屬光柵垂直)偏振模態下，圖案金屬層16(16b、16c)與平面金屬層12之間會有侷域型表面電漿模態的共振，惟符合共振模態的窄頻入射光會被吸收。
接下來參考第2A圖，第2A圖係根據本發明之光偵測器的第二實施例的示意圖。如第2A圖所示，第二實施例的光偵測器2與第一實施例的光偵測器1的結構、製程及偵測光原理大致上相同，光偵測器2包括一基板20、一平面金屬層22、一介電層24、一圖案金屬層26以及一半導體薄膜層28。光偵測器2與光偵測器1的差異在於，圖案金屬層26除了包含第一電極、第二電極之外，還包含與第一、第二電極獨立分布的島狀金屬結構，由島狀金屬結構與平面金屬層22操在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收該入射光的特定窄頻波長，以改變半導體薄膜層28的導電度，藉此判斷該光偵測器2所吸收的光能。
根據一實施例，圖案金屬層26可如第2B圖所示，第2B圖係根據本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。圖案金屬層26b包括一第一指叉形電極261、一第二指叉形電極263及複數個長條形島狀金屬結構265。第一指叉形電極261與第二指叉形電極263藉由半導體薄膜層28互相電性連接。第一指叉形電極261包括一第一長條部2611及一第一指部2613，第一指部2613的一端連接第一長條部2611的一側，第二指叉形電極 263包括一第二長條部2631及一第二指部2633，第二指部2633的一端連接第二長條部2631的一側。第一長條部2611與第二長條部2631相對，第一指部2613及第二指部2633相對。
多個長條形島狀金屬結構265的形狀為長方形，其位於第一指叉形電極261與第二指叉形電極263之間。更具體地說，多個長條形島狀金屬結構265的線寬w2 大致與第一指部2613及第二指部2633的線寬w1 相同，且走向與第一指部2613及第二指部2633平行。
根據另一實施例，圖案金屬層26可如第2C圖所示，第2C圖係根據本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。圖案金屬層26c包括一第一指叉形電極262、一第二指叉形電極264及複數個長條形島狀金屬結構265。第一指叉形電極262包括一第一長條部2621及複數個第一指部2623，多個第一指部2623的一端連接第一長條部2621的一側。第二指叉形電極264包括一第二長條部2641及複數個第二指部2643，多個第二指部2643的一端連接第二長條部2641的一側。第一長條部2621與第二長條部2641相對，多個第一指部2623及多個第二指部2643間隔設置，多個長條形島狀金屬結構265位於成對的第一指部2623及第二指部2643之間。
多個長條形島狀金屬結構265的形狀為長方形，其位於第一指叉形電極262與第二指叉形電極264之間，且走向與多個第一指部2623及多個第二指部2643平行。更具體地說，多個長條形島狀金屬結構265的線寬w2 大致與多個第一指部2623及多個第二指部2643的線寬w1 相同，且走向與多個第一指部2623及多個第二指部2643平行。
與第一實施例類似，藉由採用具有不同折射率的介電質24， 以及調整介電質24的厚度t2 、圖案金屬層26(26b、26c)的圖案尺寸(線寬w2 )，可調整光偵測器2吸收不同特定窄頻的光，包括單波段或多波段。此外，設計介電質24的厚度t2 ，可使多個長條形島狀金屬結構265與平面金屬層22操作在不同模態，包括侷域型表面電漿模態及波導模態。
當介電質24的厚度t2 約介於0.1奈米至400奈米之間時，圖案金屬層26(26b、26c)的長條形島狀金屬結構265與平面金屬層22操作在侷域型表面電漿模態。當介電質24的厚度t2 約介於0.1奈米至3微米之間時，圖案金屬層26(26b、26c)與平面金屬層22操作在波導模態。
操作在波導模式下的光偵測器2具有選擇性偏極化的特性。更具體地說，長條形島狀金屬結構265作為金屬光柵，在TE(入射光的電場與金屬光柵平行)偏振模態下，入射光會在長條形島狀金屬結構265與平面金屬層22之間來回反射，惟符合建設性干涉條件的入射光會被吸收。
此外，操作在侷域型表面電漿模式下的光偵測器2具有選擇性偏極化的特性。更具體地說，長條形島狀金屬結構265在TM(入射光的電場與金屬光柵垂直)偏振模態下，長條形島狀金屬結構265與平面金屬層12之間會有侷域型表面電漿模態的共振，惟符合共振模態的窄頻入射光會被吸收。
接著，請參考第2D圖至第2I圖。第2D圖至第2I圖係根據本發明之光偵測器的第二實施例的圖案金屬層的俯視圖。第2D圖至第2I圖的圖案金屬層26d至26i大致上與第2B、2C圖的26b、26c類似，其差異在於，圖案金屬層26d、26e的島狀金屬結構267為正方形(如第2D、2E圖所示)，圖案金屬層26f、26g的島狀金屬結構268為長方形(如第2F、2G圖所示)， 圖案金屬層26h、26i的島狀金屬結構269為圓形(如第2H、2I圖所示)。
與第一實施例類似，藉由採用具有不同折射率的介電質24，以及調整介電質24的厚度t2 、圖案金屬層26(26d至26i)的圖案尺寸(線寬w3 、寬度w4 、長度w5 、直徑d1 )，可調整光偵測器2吸收不同特定窄頻的光，包括單波段或多波段。
與前述實施例不同的是，由於圖案金屬層26d至26i的形狀並非長條狀，無法作為金屬光柵，因此採用圖案金屬層26d至26i的光偵測器2，圖案金屬層26d至26i的島狀金屬結構267、268、268、269與平面金屬層22僅操作在侷域型表面電漿模態，也就是介電質24的厚度t2 約介於0.1奈米至400奈米之間。
此外，透過設計第2F、2G圖的長方形島狀金屬結構268的長度w4 、寬度w5 ，可決定兩種共振波長以及兩種共振方向。
接著，請參考第3圖，第3圖係根據本發明之光偵測器的第三實施例的示意圖。光偵測器3包括一基板30、一平面金屬層32、一圖案介電層34、一圖案金屬層36以及一半導體薄膜層38。平面金屬層32形成於基板30上。圖案介電層34分布於平面金屬層32上。圖案金屬層36形成於圖案介電層34上。半導體薄膜層38形成於平面金屬層32上並覆蓋圖案介電層34及圖案金屬層36。
第三實施例的光偵測器3與第一實施例的光偵測器1的材料與吸收光的原理大致相同，平面金屬層32與圖案金屬層36藉由操作在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收入射光的特定窄頻波長，以改變半導體薄膜層38的導電度，藉此判斷光偵測器3所吸收的光能。兩者的差異在於，光 偵測器3以平面金屬層32與圖案金屬層36作為第一電極與第二電極，且圖案介電層34的圖案與圖案金屬層36的圖案一致。
藉由採用具有不同折射率的圖案介電質34，以及調整圖案介電質34的厚度t3 、圖案金屬層36的圖案尺寸，可調整光偵測器3吸收不同特定窄頻的光，包括單波段或多波段。此外，設計圖案介電質34的厚度t3 ，可使圖案金屬層36與平面金屬層32操作在不同模態，包括侷域型表面電漿模態及波導模態。
當半導體薄膜層38接收一入射光時，平面金屬層32與圖案金屬層36可操作在侷域型表面電漿模態或波導模態，以吸收入射光的特定窄頻波長，改變半導體薄膜層38的導電度。藉由施加直流偏壓於第一電極(平面金屬層32)與第二電極(圖案金屬層36)，再量測於固定偏壓下的電流值，以得到半導體薄膜層38的電阻值，同時得知光偵測器3吸收的光能量，藉此無須使用濾光片即可達到窄頻光吸收的目的。
根據一實施例，圖案金屬層36包括複數個島狀結構，多個島狀結構的形狀為長方形、指叉形、正方形或圓形。
接著，請參考第4圖。第4圖係根據本發明之光偵測器的一實施例的吸收光譜圖。藉由傅立葉轉換紅外光光譜分析法(FTIR)的吸收光譜證明本案所提出的光偵測器可在一特定窄頻波段有明顯的吸收，例如8微米左右，而其他非吸收波長的光大部分都被反射而未被光偵測器吸收。
最後，請參考第5圖。第5圖係根據本發明之光偵測器的一實施例的光照射時間-電流特性圖。為了進行電性量測，將光偵測器(1、2、3)置於一載台上，並分別施加固定直流電壓於第一電極及第二電極，經光偵 測器吸收光後，電極或島狀金屬結構會加熱半導體薄膜層，改變其溫度以及導電度。藉由量測第一電極與第二電極在固定偏壓下的電流值，即可得到半導體薄膜的電阻值，進而得知光偵測器是否有吸收到光，以及吸收了多少的光能量，以達到偵測光的目的。
如第5圖所示，光偵測器在固定偏壓下，電流隨照射時間增長而上升，也就是電阻隨照射時間增長而下降，導電度隨照射時間增長而上升。
藉此，以上實施例的光偵測器結合電阻式溫度偵測器與具有窄頻吸收的金屬/介電質/金屬結構，再沈積一層半導體薄膜作為熱感材料。當一入射光進入光偵測器，光偵測器吸收光後溫度上升，藉由量測半導體薄膜因溫度上升而改變電阻，以實現在室溫下量測窄頻光吸收的效果。此外，透過調整元件結構參數及材料，可製作出具有吸收特定窄頻波段的光偵測器。
以上敍述依據本發明多個不同實施例，其中各項特徵可以單一或不同結合方式實施。因此，本發明實施方式之揭露為闡明本發明原則之具體實施例，應不拘限本發明於所揭示的實施例。進一步言之，先前敍述及其附圖僅為本發明示範之用，並不受其限囿。其他元件之變化或組合皆可能，且不悖于本發明之精神與範圍。
1‧‧‧光偵測器
10‧‧‧基板
12‧‧‧平面金屬層
14‧‧‧介電層
16‧‧‧圖案金屬層
18‧‧‧半導體薄膜
t1 ‧‧‧介電質厚度

Claims (42)

  1. 一種光偵測器，包括：一基板；一平面金屬層，形成於該基板上；一介電層，形成於該平面金屬層上；一圖案金屬層，形成於該介電層上，該圖案金屬層包括一第一指叉形電極及一第二指叉形電極，該第一指叉形電極與該第二指叉形電極相鄰；以及一半導體薄膜層，形成於該介電層上並覆蓋該第一指叉形電極及該第二指叉形電極；當該半導體薄膜層接收一入射光時，該平面金屬層與該圖案金屬層藉由操作在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收該入射光的特定窄頻波長，以改變該半導體薄膜層的導電度，藉此判斷該光偵測器所吸收的光能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該平面金屬層及該圖案金屬層的材料為具有光反射及導電的特性，該平面金屬層及該圖案金屬層的厚度介於10奈米至200奈米之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該平面金屬層及該圖案金屬層的材料分別包括金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銅(Cu)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)或鉬(Mo)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該半導體薄膜層的材料為具有導電度隨溫度變化的特性，該半導體薄膜層的厚度介於10奈 米至500奈米之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該半導體薄膜層的材料為單晶矽、多晶矽、非晶矽、微晶矽、鍺(Ge)、矽化鍺(SiGe)、氧化鋅(ZnO)或氧化釩(VO)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該介電層的材料為具有絕緣效果的介電質材料，該介電層厚度介於0.1奈米至3微米之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該介電層的材料為二氧化矽(SiO2 )、氮化矽(Si3 N4 )或氧化鋁(Al2 O3 )。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該第一指叉形電極包括一第一長條部及一第一指部，該第一指部的一端連接該第一長條部的一側，該第二指叉形電極包括一第二長條部及一第二指部，該第二指部的一端連接該第二長條部的一側，該第一長條部與該第二長條部相對，該第一指部與該第二指部相對。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光偵測器，其中該第一長條部、該第一指部、該第二長條部及該第二指部的線寬介於0.1微米至100微米之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光偵測器，其中該第一指叉形電極包括一第一長條部及複數個第一指部，該些第一指部的一端分別連接該第一長條部的一側，該第二指叉形電極包括一第二長條部及複數個第二指部，該些第二指部的一端分別連接該第二長條部的一側，該第一長條部與該第二長條部相對，該些第一指部與該些第二指部互相間隔排列。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光偵測器，其中該些第一指部及該些第二指部的線寬介於0.1微米至100微米之間，週期介於0.2微米至1000微米之間。
  12. 如申請專利範圍第8或10項所述之光偵測器，其中該介電層的厚度介於0.1奈米至400奈米之間，該平面金屬層與該圖案金屬層操作在侷域型表面電漿模態。
  13. 如申請專利範圍第8或10項所述之光偵測器，其中該介電層的厚度介於0.1奈米至3微米之間，該平面金屬層與該圖案金屬層操作在波導模態。
  14. 一種光偵測器，包括：一基板；一平面金屬層，形成於該基板上；一介電層，形成於該平面金屬層上； 一圖案金屬層，形成於該介電層上，該圖案金屬層包括一第一指叉形電極、一第二指叉形電極及複數個島狀金屬結構，該些島狀金屬結構位於該第一指叉形電極與該第二指叉形電極之間；以及一半導體薄膜層，形成於該介電層上並覆蓋該第一指叉形電極、該第二指叉形電極以及該些島狀金屬結構；當該半導體薄膜層接收一入射光時，該平面金屬層與該些島狀金屬結構藉由操作在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收該入射光的特定窄頻波長，以改變該半導體薄膜層的導電度，藉此判斷該光偵測器所吸收的光能。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該平面金屬層及該圖案金屬層的材料為具有光反射及導電的特性，該平面金屬層及該圖案金屬層的厚度介於10奈米至200奈米之間。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該平面金屬層及該圖案金屬層的材料分別包括金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銅(Cu)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)或鉬(Mo)。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該半導體薄膜層的材料為具有導電度隨溫度變化的特性，該半導體薄膜層的厚度介於10奈米至500奈米之間。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該半導體薄膜層的材料為單晶矽、多晶矽、非晶矽、微晶矽、鍺(Ge)、矽化鍺(SiGe)、 氧化鋅(ZnO)或氧化釩(VO)。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該介電層的材料為絕緣介電質材料，該介電層的厚度介於0.1奈米至3微米之間。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該介電層的材料為二氧化矽(SiO2 )、氮化矽(Si3 N4 )或氧化鋁(Al2 O3 )。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該第一指叉形電極包括一第一長條部及一第一指部，該第一指部的一端連接該第一長條部，該第二指叉形電極包括一第二長條部及一第二指部，該第二指部的一端連接該第二長條部，該第一長條部與該第二長條部相對，該第一指部與該第二指部相對。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之光偵測器，其中該些島狀金屬結構的形狀分別為長方形，該些長方形分別平行於該第一指部與該第二指部。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之光偵測器，其中該些島狀金屬結構的形狀分別為正方形或圓形。
  24. 如申請專利範圍第22或23項所述之光偵測器，其中該第一長條部、 該第一指部、該第二長條部、該第二指部及該些島狀金屬結構的線寬介於0.1微米至100微米之間，該些島狀結構的週期介於0.2微米至200微米之間。
  25. 如申請專利範圍第14項所述之光偵測器，其中該第一指叉形電極包括一第一長條部及複數個第一指部，該些第一指部的一端分別連接該第一長條部的一側，該第二指叉形電極包括一第二長條部及複數個第二指部，該些第二指部的一端分別連接該第二長條部的一側，該第一長條部與該第二長條部相對，該些第一指部與該些第二指部互相間隔排列。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之光偵測器，其中該些島狀金屬結構的形狀分別為長方形，該些長方形分別平行於該些第一指部與該些第二指部。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之光偵測器，其中該些島狀金屬結構的形狀分別為正方形或圓形。
  28. 如申請專利範圍第26或27項所述之光偵測器，其中該些第一指部、該些第二指部及該些島狀金屬結構的線寬介於0.1微米至100微米之間，該些島狀金屬結構的週期介於0.2微米至200微米之間。
  29. 如申請專利範圍第22、23、26或27項所述之光偵測器，其中該介電層的厚度介於0.1奈米至400奈米之間，該平面金屬層與該些島狀金屬結構操作在侷域型表面電漿模態。
  30. 如申請專利範圍第22或26項所述之光偵測器，其中該介電層的厚度介於0.1奈米至3微米之間，該平面金屬層與該些島狀金屬結構操作在波導模態。
  31. 一種光偵測器，包括：一基板；一平面金屬層，形成於該基板上；一圖案介電層，分布於該平面金屬層上；一圖案金屬層，形成於該圖案介電層上；以及一半導體薄膜層，形成於該平面金屬層上並覆蓋該圖案介電層及該圖案金屬層；當該半導體薄膜層接收一入射光時，該平面金屬層與該圖案金屬層藉由操作在侷域型表面電漿模態或波導模態吸收該入射光的特定窄頻波長，以改變該半導體薄膜層的導電度，藉此判斷該光偵測器所吸收的光能。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該平面金屬層及該圖案金屬層的材料為具有光反射及導電的特性，該平面金屬層及該圖案金屬層的厚度介於10奈米至200奈米之間。
  33. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該平面金屬層及該圖案金屬層的材料分別包括金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銅(Cu)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)或鉬(Mo)。
  34. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該半導體薄膜層的材料具有導電度隨溫度變化的特性，該半導體薄膜層的厚度介於10奈米至500奈米之間。
  35. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該半導體薄膜層的材料為單晶矽、多晶矽、非晶矽、微晶矽、鍺(Ge)、矽化鍺(SiGe)、氧化鋅(ZnO)或氧化釩(VO)。
  36. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該圖案介電層的材料為絕緣介電質材料，該介電層厚度介於0.1奈米至3微米之間。
  37. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該圖案介電層的材料為二氧化矽(SiO2 )、氮化矽(Si3 N4 )或氧化鋁(Al2 O3 )。
  38. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該圖案金屬層包括複數個島狀結構，該些島狀結構的形狀為長方形或指叉形。
  39. 如申請專利範圍第31項所述之光偵測器，其中該圖案金屬層包括複 數個島狀結構，該些島狀結構的形狀為正方形或圓形。
  40. 如申請專利範圍第38或39項所述之光偵測器，其中該些島狀結構的線寬介於0.1微米至100微米之間，週期介於0.2微米至200微米之間。
  41. 如申請專利範圍第38或39項所述之光偵測器，其中該介電層的厚度介於0.1奈米至400奈米之間，該平面金屬層與該圖案金屬層操作在侷域型表面電漿模態。
  42. 如申請專利範圍第38項所述之光偵測器，其中該介電層的厚度介於0.1奈米至3微米之間，該平面金屬層與該圖案金屬層操作在波導模態。
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