Quad Band infraröd detektor baserad på Graphene / Silicon heterostruktur

Syfte och mål

Målet för förstudien var tillverkning och verifiering av 4-bands infraröda (1.5-5 mikrometer) detektorer baserat på ett nytt grafenbaserat optoelektroniskt sensorkoncept utvecklat av Chalmers. Den tänkta verifieringen inkluderade såväl experiment som simuleringar. Vid tillverkningen framkom att sensorn inte fullt ut kunde realiseras med önskade egenskaper i olika spektralband; troligtvis på grund av oavsiktlig dopning i grafen. Därmed kunde målet endast delvis uppfyllas. Bruskänsligheten kunde verifieras experimentellt medan våglängdsselektiviteten endast har simulerats.

Resultat och förväntade effekter

Resultatet är en sensor uppbyggd av infraröda detektorer med mycket låg brusnivå. Med en vidareutveckling av tillverkningsprocessen förväntas även en bandselektivitet uppnås, dvs att detektorerna kan mäta infallande ljus/strålning separat i fyra olika våglängdsområden. Den icke-realiserade 4-bandssensorn har simulerats för att analysera dess tillämpning i temperaturmätning av metalliska material. Simuleringarna visar att en sådan sensor skulle ha ett stort värde för monitorering av tillverkningsprocesser av metalliska material, men även andra tillämpningar finns.

Upplägg och genomförande

Förstudieprojektet var ett samarbete mellan tre parter. GKN Aerospace AB var projektledare och slutanvändare och bidrog med bland annat industriell input och tillämpningsfall. Termisk Systemteknik AB utför modellframtagning och simulering av strålning och sensorprestanda för ett valt tillämpningsfall. Chalmers Tekniska Högskola tillverkar och utför verifieringsmätning av detektorn. Bortsett från de tekniska problemen med tillverkningsprocessen fungerade samarbetet bra och de tre parterna kompletterade varandra väl.

Externa länkar

SIO Grafen websida med projektsammanfattning. Publicerad i samband med projektstart i november 2017.