Bi-spektraler IR-Detektorchip Zwei unterschiedliche Wellenlängen von 3 bis 5 µm nachweisen

Das Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) in Freiburg hat in einer Kooperation mit der Heilbronner Firma AIM den eigenen Angaben zufolge weltweit ersten bi-spektralen Infrarot-Detektorchip entwickelt.

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Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik

In Wärmebildkameras erweitert der bi-spektrale IR-Detektor die gewonnene Bildinformation und eröffnet damit neue Einsatzmöglichkeiten von sicherheitsrelevanten Aspekten bis zur Medizintechnik, Klimaforschung und industriellen Sensoren. Mit dem Detektorchip lassen sich zwei unterschiedliche Wellenlängen im Bereich von 3 bis 5 µm nachweisen. Kernstück ist eine Halbleiter-Vielschichtstruktur, die als InAs/GaSb-Übergitter bezeichnet wird. Hergestellt wird sie mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) auf GaSb-Substraten.

Die Schichtenfolge besteht aus nur wenige Atomlagen dicken InAs- und GaSb-Einzelschichten, die in periodischer Abfolge aufeinander aufgebracht werden. Über die Dicke der Einzelschichten wird über quantenmechanische Effekte der Wellenlängenbereich gezielt eingestellt. Auf diese Weise lassen sich Detektoren für zwei unterschiedliche Spektralbereiche realisieren und übereinander anordnen. Die beiden IR-Detektoren sind dabei als gegeneinander gepolte PIN-Fotodioden ausgelegt und werden über einen gemeinsamen Massekontakt mit dem Ausleseschaltkreis verbunden.

Wärmebildkameras sollen mit dieser Technik Bilder mit bisher unerreichtem Informationsgehalt liefern. Die Absoluttemperatur eines Objekts lässt sich exakt bestimmen. Objekt und Umgebung können besser unterschieden werden, da auch spektrale Informationen verwertet werden. In der Industrie lassen sich zum Beispiel mit dem Zwei-Farben-Detektor Werkstofffehler besser sichtbar machen. Derzeit liefert das Fraunhofer IAF Detektorchips an die Firma AIM, die diese mit einem Kühlsystem und der zugehörigen Auswertelektronik versieht. Anschließend werden die Sensoren in das Flugkörperwarnsystem MIRAS (Multi-Colour Infra-Red Alerting Sensor) integriert, welches von EADS in Zusammenarbeit mit Thales entwickelt wird. Im Jahr 2009 sollen die Detektorchips im Airbus A400M zum Schutz vor Lenkflugkörpern eingesetzt werden.

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