Gruppe Integrierte Sensorsysteme

Forschungsschwerpunkt der Gruppe ist die Entwicklung gassensitiver Materialien, mikrooptischer Infrarot-Komponenten und kompakter Gassensorsysteme. Kompetenzen in der Mikrosystemtechnik ermöglichen uns die Auslegung miniaturisierter Systemkomponenten und Sensorsysteme als MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) bzw. MOEMS (Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems). Dabei stehen Robustheit, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz der modularen Gassensorsysteme im Vordergrund.

Die Einsatzgebiete reichen von der Umweltmesstechnik bis zum Personenschutz, von der Detektion weniger ppm bis einige Prozent. Von Fraunhofer IPM entwickelte maßgeschneiderte Gassensoren helfen zum Beispiel, optimale Luftqualität sicherzustellen oder toxische Gase frühzeitig zu erkennen.

Gassensitive Materialien

• Materialsynthese und -verarbeitung: Schichtdicken von wenigen nm bis mehreren µm, Beschichtung auf mikrostrukturierten Substraten
• Halbleiter-Gassensoren: Metalloxidschichten wie Zinnoxid, Wolfram­oxid oder Chrom-Titan-Oxid mit katalytischen Zusätzen für die Spurengasdetektion
• Kolorimetrische Gassensoren: Komplexverbindungen wie ein Rhodium-Komplex für die selektive CO-Detektion und Porphyrine für die NO₂-Detektion

Miniaturisierte Systemkomponenten

• Mikrostrukturierte Sensorsubstrate mit Membran oder als freitragender Hotplate-Aufbau
• Mikrooptische Komponenten für den Wellenlängenbereich von 3 bis 20 µm
• IR-Strahler: z. B. modulierbar bis zu einer Frequenz von 100 Hz (bei 600 °C)
• Diffraktive Optiken: z. B. Fresnel-Linsen für das mittlere Infrarot

Miniaturisierte Gassensorsysteme

• Integration gassensitiver Materialien und/oder optischer Komponenten in energie­effiziente Gassensorsysteme
• Modularer Aufbau mit anwendungsspezifischer Sensorik, Auswerte- und Ansteuerungselektronik
• Photoakustische Systeme, z. B. miniaturisiert für die selektive CO₂-Detektion oder UV-basiert für die SO₂-Detektion
• Filterphotometer, z. B. für die Ethylen- und Ammoniakdetektion