IR-Sensorfertigung

Wissenschaftliches Profil

Die Aufgabe der Arbeitsgruppe IR-Sensorfertigung liegt in der Produktion von Dünnschicht-Thermosensoren für den industriellen Einsatz. Die Sensoren beruhen auf dem thermoelektrischen Wandlungsprinzip unter Nutzung von V/VI-Verbindungshalbleitern. Sie erfüllen den Anspruch höchster Detektivität für Anwendungen in den Lebenswissenschaften wie der Medizintechnik, der MIR-Spektroskopie und der Pyrometrie sowie bei  Spezialentwicklungen für zahlreiche Weltraummissionen. Typische Sensoren weisen eine hohe Linearität über fünf Größenordnungen auf. Basierend auf der hier etablierten technologischen Plattform werden Dünnschicht-Peltierkühler für die Messung geringster Wassermengen und damit einhergehend sehr niedriger Taupunkttemperaturen gefertigt. Ein Alleinstellungsmerkmal hat die Arbeitsgruppe durch die Fertigung von AC-DC-Thermokonvertern, die in Zusammenarbeit mit der PTB Braunschweig als Sekundärstandard Einsatz finden und für die die Gruppe weltweit als einziger Zulieferer nationaler Metrologie-Institute zur Verfügung steht. 

Die Sensoren werden unter saubersten Bedingungen im Reinraum des Leibniz-IPHT mit modernsten MEMS-Methoden auf Silizium-Wafern hergestellt, geprüft, vereinzelt und mittels AVT-Methoden kundenspezifisch verkapselt.

Forschungsthemen

• Membran-Technologie basierend auf angepassten dielektrischen Dünnschichten (SiN, SiON)
• Si-MEMS-Methoden
• Vakuumabscheidung von V/VI-Verbindungshalbleitern

Um den zukünftigen anwendungsbezogenen und kundenspezifischen Anforderungen gerecht zu werden, erarbeitet die IR-Sensorfertigung in enger Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe „Thermosensorik“ lösungsorientiert an folgenden Themenschwerpunkten:

• Galvanische Abscheidung hocheffektiver und temperaturstabiler IR-Absorber
• Entwicklung sowohl selektiver als auch breitbandiger IR-Absorber mit hoher Absorptionseffizienz vom nahen bis fernen IR-Bereich
• IR-Focal Plane Arrays (FPA) 
• Mehrebenenverdrahtung und 3-dimensionale Sensorkonzepte
• Höchstempfindliche thermoelektrisch basierte Sensoren für die Chip-Kalorimetrie
• Hermetische Verschlusstechniken für inertgasgefüllte Hausungen/Verkapselungen (Xe, Kr, Ar, N₂) mittels anodischem Bondprozess
• Niedertemperaturbondung
• Fasergekoppelte thermoelektrische Sensoren für die Messung an schwerzugänglich Stellen bzw. hot spots

Adressierte Anwendungsfelder

• Thermoelektrische Sensorsysteme mit hoher Linearität und Empfindlichkeit
• Einsatz in Messsystemen für Anwendungen in Umwelt, Gesundheit und Medizin 
• Weltraumanwendungen
• NDIR Gasdetektion und Analytik
• AC-DC-Thermokonverter
• Hybride Sensorsysteme zur simultanen Messung von Temperatur, Feuchte und Gaszusammensetzung
• Hyperspektrales Imaging
• Taupunktdetektion 
• Miniaturisierte Kühlelemente zur gezielten Kondensatabscheidung 
• Antennengekoppelte ungekühlte THz-Detektion