Les développeurs de capteurs de gaz à couche mince bénéficient d'une plate-forme de substrat chauffé
Caractérisation des oxydes métalliques et des matériaux organiques
L'Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques IPMS développe et fabrique des puces d'essai individuelles chauffées pour la caractérisation de nouveaux matériaux de capteurs de gaz. Les couches de détection déposées et leurs paramètres spécifiques à l'application, tels que la sensibilité et la sélectivité, peuvent ainsi être évalués de manière spécifique. La conception de puces personnalisées permet une caractérisation optimale et très précise de ces couches minces.
La détection de gaz tels que NO2, NH3, CO,H2Sou de composés organiques volatils (COV) tels que l'acétone, le formaldéhyde et le méthanol est d'une grande importance pour l'évaluation des risques potentiels pour la santé.
Les capteurs de gaz basés sur des oxydes métalliques monocomposants et des matériaux à base de carbone souffrent actuellement de limitations telles qu'une faible sensibilité dans la plage inférieure des ppm et des ppb ainsi qu'une durée de vie limitée, ce qui empêche leur utilisation généralisée en tant que capteurs de gaz à haute performance.
Par conséquent, des développements supplémentaires sont nécessaires pour obtenir des propriétés électriques et thermiques en combinaison avec une sensibilité élevée, une réponse rapide, une sélectivité élevée et une répétabilité rapide.
Dans le cadre de cette recherche, la caractérisation des couches sensibles joue un rôle décisif afin de pouvoir produire et utiliser les matériaux de manière ciblée. Le Fraunhofer IPMS développe et produit des structures de conductivité et de transistor unique pour l'évaluation de nouveaux matériaux. Ces substrats peuvent être utilisés, par exemple, pour caractériser les propriétés électriques des capteurs de gaz à couche mince. Ils peuvent également servir de base au développement de nouveaux produits.
"Les capteurs de gaz doivent souvent fonctionner à des températures définies. Nos substrats permettent de contrôler la température des couches, ce qui permet d'étudier les matériaux facilement et efficacement. Cela inclut l'étude de la stabilité et de la dérive sur différentes périodes de temps. En outre, le comportement des processus peut être étudié dès le dépôt. Nous recherchons des partenaires pour poursuivre le développement de la technologie et pouvons également fournir des puces pour les mesures", explique le Dr Alexander Graf, chef du groupe Capteurs de gaz et systèmes.
Avantages des substrats Fraunhofer IPMS
Les substrats pour puces produits par le Fraunhofer IPMS offrent des structures de haute précision et des matériaux de haute performance, ce qui constitue une base prometteuse pour l'évaluation reproductible des matériaux dans le contexte des questions de R&D et de la qualification. Les substrats offrent différentes conceptions personnalisées des structures d'électrodes, par exemple différentes largeurs et longueurs de canaux sur une même puce, de sorte que les paramètres idéaux peuvent être utilisés pour des applications spécifiques.
Les substrats sont régulièrement fabriqués en salle blanche sur des tranches de silicium avec du dioxyde de silicium thermique (SiO2), d'autres oxydes tels que le dioxyde de hafnium (HfO2) étant disponibles comme diélectriques.
Dans le développement des capteurs, les matériaux sensibles déterminent les performances de l'ensemble du capteur. Les développeurs de matériaux et de procédés peuvent appliquer des couches de semi-conducteurs sur les substrats par solution, dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou dépôt physique en phase vapeur (PVD). La caractérisation électrique ultérieure permet de caractériser et d'évaluer la conductivité, la mobilité des porteurs et d'autres paramètres de performance. Dès qu'un matériau sensible au gaz entre en contact avec l'analyte, les propriétés électriques changent.
Les substrats du Fraunhofer IPMS offrent un moyen simple d'enregistrer ces changements. Les matériaux des capteurs peuvent être évalués en termes de sensibilité et de dérive, puis optimisés, par exemple en ajustant les paramètres de dépôt. Grâce à la technologie de fabrication au niveau du wafer, les substrats constituent également une base intéressante pour le développement orienté vers le produit. Les structures d'essai peuvent être facilement mises en contact et mesurées à l'aide de la sonde spécialement conçue à cet effet.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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