Ziel der Entwicklung
Zielstellung des Projektes war die Entwicklung eines IR-Bolometersensors als Mikrochip in mikrotechnischer Ausführung im Wellenlängenbereich 2µm bis 8µm mit deutlich höherer Absorptionsleistung und Wärmebeständigkeiten gegenüber vergleichbaren Bauelementen. Die Idee zur Realisierung bestand in der die Anwendung des sogenannten SEIRA-Effektes (Surface Enhanced InfraRed Absorption). Hierbei wird die IR-Absorption eines Moleküls deutlich verstärkt, wenn es auf einer nano- bzw. mikroskalig strukturierten Metalloberfläche gebunden ist. Darüber hinaus lässt sich durch eine definierte Strukturierung der Oberfläche eine ausgeprägte Wellenlängenselektivität mit einstellbaren Peakwellenlängen realisieren, sodass gleichzeitig eine Filterwirkung erzielt wird.
Vorteile und Lösungen
Ein deutlicher Nutzen besteht vorrangig für bestimmte Kunden im Bereich der Sensorhersteller und der Endanwender. Mit dem entwickelten Sensorprinzip zur wellenlängenselektiven Detektion von IR-Strahlung im Temperaturbereich bis 350°C lassen sich durch diesen Kundenkreis vor allem Marktlücken in der Umweltmesstechnik, der Betriebsstoffüberwachungund in Nischenanwendungen der Automatisierungstechnik, insbesondere beierhöhten Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit, erschließen. Applikationsspezifische Anwendungsbereiche für miniaturisierte IR-Sensoren im Wellenlängenbereich von 4 bis 12 µm sind z. B. Detektionsaufgaben in der Gassensorik und der Qualitätskontrolle von Betriebsstoffen (Hydrauliköle, Treibstoff). Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von branchenübergreifenden Anwendungen im Bereich der industriellen Sensorik für Umgebungen mit erhöhter Temperaturbelastung.
Einweiterer Vorteil besteht in der entwickelten Herstellungstechnologie, welche eine vergleichsweise kostengünstige Fertigung gestattet. Dies trägt wesentlich dazu bei, dass die Erschließung der genannten Marktlücken wirtschaftlich effizient erfolgen kann.
Zielgruppe und Zielmarkt
Mit der abgeschlossenen Entwicklung steht der Demonstrator eines leistungsfähigen IR-Detektors zur Verfügung, welcher sich zudem kostengünstig fertigen lässt. Es wird deshalb davon ausgegangen, dass nach einer Überleitungsphase die Serienreife hergestellt und eine erfolgreiche Vermarktung erfolgen kann. Verschiedene Kooperationspartner haben bereits ein Interesse am Einsatz eines entsprechenden Sensors bekundet. So erfolgte zum Beispiel im Rahmen von Applikationsuntersuchungen der Einsatz von Testmustern der entwickelten Sensoren mit integrierten schmalbandigen Filtern in einem neuen neuartigen Modul zur Gasdetektion von Kohlendioxid. Diese Untersuchungen erwiesen sich als sehr aussichtsreich und eröffnen eine von mehreren Möglichkeiten der Applikation und Vermarktung der entwickelten Sensoren.
Die erhaltenen Ergebnisse werden auch für weiterführende Entwicklungen und Untersuchungen genutzt. Dies findet im Rahmen von applikationsbezogenen Industrieforschungsaufträgen aber auch von geförderten Forschungsprojekten statt. Geplante Aktivitäten sind zum Beispiel messtechnische Entwicklungen zur exakten Erfassung der Gaskonzentrationen und die Erprobung der Detektion weiterer, auch hochtoxischer Gase.