Green Sensing

Fertigungskonzept für hochpräzise spektrale CO/CO₂-Sensoren

Der bedeutende und technologietreibende Consumer-Markt (Mobile, Wearables, Tablets…) und hier insbesondere der sogenannte „Medsumer“ Markt, verlangt nach immer leistungsstärkeren Komponenten und Systemen, die bei gleichzeitiger Größen- und Gewichtsreduktion im High-Volume Bereich produziert werden können. Dabei spielen funktional integrierte photonische Bauteile und Systeme eine immer wichtigere Rolle. Es bedarf jedoch einer Weiterentwicklung der bestehenden Komponenten, um kompakte, zuverlässige und massenproduktionstaugliche Systeme zu entwickeln.

Das Projekt „Green Sensing“ zielt daher auf die Erforschung und Entwicklung eines optimierten Herstellungsprozesses für photonische Komponenten mit erhöhter integrierter Funktionalität mit on-chip Lichtquellen ab. Der im Projekt „Green Sensing“ realisierte Herstellungsprozess wird in einem ersten Schritt anhand der Applikation eines CO und CO₂ Sensors demonstriert. Für den Koordinator des Projektes ist jedoch die Skalierbarkeit des Ergebnisses besonders wichtig. Der angestrebten Lab-Demonstrator beweist die Machbarkeit für die Massenproduktion vieler photonisch integrierter Bauteile und Systeme und soll als Türöffner für eine große Palette photonisch integrierter Produkte im Medsumer-Bereich sein, aber auch in anderen Märkten wie Automotive (zB cabin sensing – air quality monitoring) oder in der Medizintechnik (zB human breath analysis – medical health) Einsatz finden.

Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, werden in „Green Sensing“ drei wesentliche Innovationen realisiert:

• Innovatives Messprinzip für die Erfassung und Messung von CO/CO₂
• Innovative Lichtquellen für hochselektive CO/CO₂ Sensoren
• Innovatives Miniaturisierungskonzept für einen hochintegrierten CO/CO₂ Sensor

Das innovative Messprinzip wird im M-IR Bereich umgesetzt, da in diesem Bereich die Gase (CO/CO₂), die größte Absorption aufweisen und damit die beste Sensitivität erlauben. Die vorhandene Silicon Plattform ermöglicht zwar gegenwärtig eine günstige Massenproduktion, stößt aber in dem angestrebten hochsensitiven Bereich auf Probleme mit der Lichtquelle. Diese sollen mit der in diesem Projekt entwickelten Interbandkaskadenlaser, welcher durch eine innovative und neue Materialkombination realisiert wird, gelöst werden. Dieser ermöglicht im M-IR die Realisierung der Lichtquelle. Mit dem Ergebnis schafft das Konsortium den weltweit kleinsten und zeitgleich sensitivsten CO/CO₂ Sensor der kostengünstig in Serie produziert werden kann.