Pyrosensoren

Pyroelektrische Sensoren besitzen vielfältige Anwendungen in den Bereichen Gasanalyse, Flammsensorik, Prozesstechnologie und Infrarot-Detektion. Viele bisher verwendete pyroelektrische Materialien sind nicht mit modernen Herstellungsverfahren kompatibel oder gar giftig. Am Fraunhofer IPMS wird an Sensoren auf Basis von Hafniumoxid geforscht, welche viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien aufweisen. Insbesondere die Vereinbarkeit mit Halbleiter-Herstellungsverfahren (CMOS-Kompatibilität) sowie Umweltverträglichkeit (RoHS-Kompatibilität) machen das Material interessant für zukünftige, integrierte Sensoranwendungen. Gegenüber Halbleiterdetektoren weisen pyroelektrische Sensoren eine breite spektrale Empfindlichkeit auf, ohne die Notwendigkeit einer aktiven Kühlung.

Hafniumoxid besitzt eine lange Geschichte in der Halbleitertechnologie. Die Pyroelektrischen Eigenschaften des Materials wurden erst in den letzten Jahren erforscht, und eröffnen neue Möglichkeiten für die Fertigung hochintegrierter und miniaturisierter Sensorbauelemente. Pyroelektrische Dünnschichten auf Basis von Hafniumoxid zeigen vielversprechende Eigenschaften für eine Vielzahl von Anwendungen. Neben Sensor-Applikationen sind auch die Rückgewinnung von Verlustwärme (sog. „Energy Harvesting“) sowie elektrokalorisches Kühlen Gegenstand aktiver Forschung am Fraunhofer IPMS.