Los desarrolladores de sensores de gas de película fina se benefician de la plataforma de sustrato calentado
Caracterización de óxidos metálicos y materiales orgánicos
El Instituto Fraunhofer de Microsistemas Fotónicos IPMS desarrolla y fabrica chips de prueba calentables individuales para la caracterización de nuevos materiales sensores de gas. De este modo, se pueden evaluar específicamente las capas sensoras depositadas y sus parámetros específicos de aplicación, como la sensibilidad y la selectividad. Los diseños personalizados de los chips permiten la caracterización óptima y altamente precisa de estas películas finas.
La detección de gases como NO2, NH3, CO, H2So compuestos orgánicos volátiles (COV) como acetona, formaldehído y metanol es de gran importancia para la evaluación de posibles riesgos para la salud.
Los sensores de gas basados en óxidos metálicos monocomponentes y materiales a base de carbono adolecen actualmente de limitaciones tales como una baja sensibilidad en el rango inferior de ppm y ppb, así como una vida útil limitada, lo que impide su uso generalizado como sensores de gas de alto rendimiento.
Por lo tanto, son necesarios nuevos desarrollos para conseguir propiedades eléctricas y térmicas en combinación con una alta sensibilidad, una respuesta rápida, una alta selectividad y una rápida repetibilidad.
En el contexto de esta investigación, la caracterización de las capas sensibles desempeña un papel decisivo para poder producir y utilizar los materiales de forma selectiva. Fraunhofer IPMS desarrolla y produce estructuras de conductividad y de transistor único para la evaluación de nuevos materiales. Estos sustratos pueden utilizarse, por ejemplo, para caracterizar las propiedades eléctricas de sensores de gas de película fina. Estos sustratos también pueden servir de base para el desarrollo de nuevos productos.
"A menudo, los sensores de gas deben funcionar a temperaturas definidas. Nuestros sustratos hacen posible controlar la temperatura de las capas, lo que permite estudiar los materiales con facilidad y eficacia. Esto incluye el estudio de la estabilidad y la deriva a lo largo de distintos periodos de tiempo. Además, el comportamiento en procesos puede investigarse ya durante la deposición. Estamos buscando socios para seguir desarrollando la tecnología y también podemos suministrar chips para mediciones", explica el Dr. Alexander Graf, jefe del grupo de Sensores y Sistemas de Gas.
Ventajas de los sustratos Fraunhofer IPMS
Los sustratos para chips producidos en Fraunhofer IPMS ofrecen estructuras de alta precisión y materiales de alto rendimiento, proporcionando una base prometedora para la evaluación reproducible de materiales en el contexto de preguntas de I+D y cualificación. Los sustratos ofrecen diferentes diseños personalizados de las estructuras de electrodos, por ejemplo, diferentes anchuras y longitudes de canal en un chip, de modo que se pueden utilizar los parámetros ideales para aplicaciones específicas.
Los sustratos se fabrican habitualmente en sala blanca sobre obleas de silicio con dióxido de silicio térmico (SiO2), con otros óxidos como el dióxido de hafnio (HfO2) disponibles como dieléctricos.
En el desarrollo de sensores, los materiales sensibles determinan el rendimiento de todo el sensor. Los desarrolladores de materiales y procesos pueden aplicar capas semiconductoras a los sustratos mediante solución, deposición química en fase vapor (CVD) o deposición física en fase vapor (PVD). La caracterización eléctrica posterior permite caracterizar y evaluar en función de la conductividad, la movilidad de los portadores y otros parámetros de rendimiento. En cuanto un material sensible al gas entra en contacto con el analito, se produce un cambio en las propiedades eléctricas.
Los sustratos de Fraunhofer IPMS ofrecen una forma sencilla de registrar estos cambios. Los materiales del sensor pueden evaluarse con respecto a la sensibilidad y la deriva y, a continuación, optimizarse, por ejemplo, ajustando los parámetros de deposición. Debido a la tecnología de fabricación a nivel de oblea, los sustratos son también una base interesante para el desarrollo orientado al producto. Las estructuras de prueba pueden ponerse en contacto y medirse fácilmente con el próber especialmente desarrollado.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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