Auf CMOS Elektronik basierte heterogen integrierte Gas-Sensoren ermöglichen eine Vielzahl an neuen Anwendungen für den Verbrauchermarkt. Die Erforschung und Anwendung von Nanotechnologie ermöglicht diesen Entwicklungssprung und ist ein Forschungsschwerpunkt am MCL. Dafür werden vor allem Metalloxid-Nanowires, dünne Schichten und Nanopartikel auf CMOS Chips integriert. Durch diese kann nicht nur der Stromverbrauch deutlich reduziert sondern auch die Sensitivität und Selektivität für unterschiedlichste Gase gesteigert werden.
Gemeinsam mit Firmenpartnern wird eine Prozesskette entwickelt, die eine sichere Herstellung von hetero-integrierten CMOS-Gassensoren ermöglicht. Dabei werden Microhotplates mit 40x40 µm Größe mit funktionalen Schichten versehen und weiter mit Hilfe von Nanopartikeln funktionalisiert, um die technischen und wirtschaftlichen Ziele zu erreichen.

Hoch-selektive und sensitive Sensoren durch Nanowires und Nanopartikeln

In internationalen Projekten (link zu MSP) werden die Sensoren weiter funktionalisiert, um die Selektivität zu erhöhen und um CMOS-basierte Plattformen für den Massenmarkt zu entwickeln. Ziel dieser Aktivitäten ist es, eine „Plug-and-play“ 3D-Integration für Sensoren zu ermöglichen, die für „Internet of Things“-Applikationen skalierbar ist.  

Eingebettete Datenverarbeitung für Metalloxid-Nanosensoren

Die meisten MOx-basierten Sensoren sind nicht nur für ein Gas selektiv, sondern zeigen eine deutliche Querempfindlichkeit. Auch wenn diese durch den Einsatz von Nanotechnologie deutlich reduziert werden kann, bleibt sie dennoch bestehen. Ebenfalls ist der Sensordrift durch Materialalterung ein zu berücksichtigender Aspekt. Durch den Einsatz von unterschiedlichen „orthogonalen“ Sensormaterialien auf einer Plattform und einer effizienten Datenverarbeitung, die später auf Micro-Controller übertragen werden kann, können nun unterschiedliche Sensormessdaten gemeinsam verarbeitet und die Präzision deutlich gesteigert werden.

Umweltmonitoring

Zur Umweltüberwachung eingesetzte Mikrogassensoren sind ein großes Ziel der Forschungsaktivitäten. Solche Sensoren werden in Zukunft uns Menschen vor gefährlichen Gasen wie Ozon oder Kohlenmonoxid warnen und Belüftungssysteme steuern.