Miniaturisierte, infrarotsensitive Detektoren werden für kontaktfreie Temperaturmessungen sowie bildgebende und spektroskopische Anwendungen im Spektralbereich von 1 bis 15 µm benötigt. Im Projekt MyTZe stand die Entwicklung von miniaturisierten Thermopiles, als Einzelelement und als Thermopilezeile im Fokus sowie die Entwicklung von Isothermalthermopiles. Damit werden Thermopiles bezeichnet, deren Ausgangssignal nicht oder nur in geringem Umfang von der Temperatur und Temperaturverteilung der Umgebung abhängen. Für das Isothermalprinzip müssen sowohl die Wärmeleitung und Wärmekapazität der verschiedenen Bereiche angepasst sein und die Absorption bzw. Reflexion optimiert werden.
Zunächst erfolgten thermische und optische Simulationen, um zu ermitteln, welche Signalstärken bei verschiedenen Thermopilegrößen erreicht werden können. Außerdem wurde simuliert wie die Rahmentemperatur und deren Verteilung sich auf die Isothermalthermopiles auswirkt. Anschließend wurden an Hand der Simulationsergebnisse geeignete Designs ausgewählt, realisiert und die entwickelten Chips charakterisiert. Bei den segmentierten Thermopiles konnten die Signale der Elemente (Pixel) einzeln bestimmt werden. Zudem wurde das Ausmaß des Einflusses der Technologie auf die Kenngrößen der Thermopiles ermittelt und ein idealer Parametersatz hierfür abgeleitet.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden im Forschungsprojekt „Mikro-Thermopile-Zeile“ (MyTZe) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
FKZ: 49MF210069
