Funktionale Oberflächen in Dünn- und Dickschicht

Sensoren auf flexiblen Substraten

Funktionale Oberflächen in Dünn- und Dickschicht

Kolorimetrische Sensoren zur selektiven Gasdetektion

Funktionale Oberflächen in Dünn- und Dickschicht

Sensorarray mit gassensitiven Metalloxiden

Material- und Substratentwicklung mit Mikrosystemtechnik

Zur Herstellung miniaturisierter Sensoren und Sensorsysteme als MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) bzw. MOEMS (Micro-Optoelectro-Mechanical Systems) sowie nanoskaliger Metall- und Halbleiterstrukturen kann Fraunhofer IPM auf einen 400 Quadratmeter großen Reinraum bis Klasse 100/ISO 5 zurückgreifen. Hier werden maßgeschneiderte photolithographische Prozesse und Beschichtungsverfahren entwickelt und ausgeführt.

Funktionale Oberflächen können in Dünn- und Dickschicht von wenigen nm bis einigen µm auf beliebigen Substraten mittels Sputter- und Aufdampfanlagen sowie Tintenstrahldruckern abgeschieden werden. Sensoren können in Bulk- oder Hotplate-Technologie durch Tiefenstrukturierungen von einigen Mikrometern mittels RIE- und ICP-Ätzanlagen oder nasschemischen Ätzprozessen hergestellt werden. So lassen sich beispielsweise Feuchte-, Temperatur- und Gassensorik auf einem Chip integrieren. Mikrostrukturierte Oberflächen ermöglichen modulierbare IR-Strahler, beispielsweise für mikrooptische Anwendungen. So entstehen durch spezifische Reinraum-Prozesstechnologien aus funktionalen Oberflächen auf den unterschiedlichsten Substraten kundenspezifische Sensorsysteme.

Darüber hinaus beherrscht Fraunhofer IPM den Umgang mit einer Vielzahl an Materialen: Das Spektrum reicht von gassensitiven Metalloxiden wie SnO2, Cr2-xTixO3+z, WO3 oder In2O3, über Metalle wie Pt oder Pd, leitfähige, transparente Schichten (TCOs) wie ITO und Antireflexionsschichten wie MgF2 oder ZnSe bis zu kolorimetrischen Materialien.

Diese breite Palette an Verfahren und Materialien ist herausragend. Beispielsweise entwickelt Fraunhofer IPM kundenspezifisch kostengünstige Herstellungsverfahren sowie gassensitive Materialien und Verfahren zur Realisierung gedruckter Elektronik. Neben der Erarbeitung von flexiblen Transistorstrukturen, gehören das Gestalten von Teststrukturen sowie das Charakterisieren von polymerbasierten Halbleitern zu unseren Aufgaben.

Zur Materialcharakterisierung werden Raman-, UV/VIS- und FTIR-Spektrometer sowie Rasterelektronen- und Atomkraftmikroskope verwendet.

Eine Frage der richtigen Messmethode

© Foto Fraunhofer IPM

Halbleiter-Gassensoren (Metalloxidsensoren) sind elektrische Leitfähigkeitssensoren. Der Widerstand ihrer sensorisch aktiven Schicht ändert sich beim Kontakt mit dem zu detektierenden Gas.

Bei kolorimetrischen Gassensoren ändert sich die Transmission der gassensitiven Farbumschlagsschicht. Durch die jeweilige Sensorreaktion können bestimmte Gase in einem Gasgemisch elektronisch nachgewiesen werden.

Elektronische Zungen oder Messsonden basieren auf der elektrischen und thermischen Impedanzspektroskopie. Sie ermöglichen die Bestimmung chemischer, physikalischer und mechanischer Eigenschaften von Flüssigkeiten und Festkörpern.