Halbleitertechnik für die Umweltüberwachung

Das italienische SENSOR-Labor hat durch die Bearbeitung von Metalloxiden auf atomarer Ebene eine neue Generation von Miniaturgassensoren entwickelt.

Die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern liegen zwischen denen eines Leiters und denen eines Isolators. Halbleiter werden in erster Linie für die Herstellung von Computerchips wie z.B. CPUs oder Speicherchips verwendet. Es gibt aber auch andere Einsatzgebiete. Das SENSOR-Labor der Universität Brescia verwendet dünne Halbleiterfilme zur Entwicklung von außergewöhnlichen Gassensoren.

Dieses gut ausgerüstete Labor ist seit nunmehr fast zwei Jahrzehnten auf diesem Gebiet tätig. Die Forscher verfügen über sehr gute Fachkenntnisse zu den Prozessen der physikalischen Abscheidung aus der Dampfphase (PVD = Physical Vapor Desposition). Hier wurde das PVD-Verfahren der Magnetronzerstäubung angewendet. Diese Zerstäubung umfasst das Entfernen von Material aus einer stabilen Kathode durch ihren Beschuss mit positiven Ionen, die während einer Inertgasentladung ausgestoßen wurden. Dieses Material lagert sich dann auf dem Zielelement ab.

Die RF-Magnetronzerstäubung wurde angewandt, um dünne Aluminium-Vanadium-Oxid-Schichten auf maschinell hergestellte Siliziumsubstrate aufzutragen. Dieses Verfahren wurde ebenfalls für die Ablagerung anderer Metalloxide, und zwar Titan-Indium-Oxide und Titan-Wolfram-Oxide, genutzt. Die schichtweise Ablagerung ermöglichte die Herstellung von Heteroübergängen. Hierbei handelt es sich um Übergänge zwischen Halbleitern mit unterschiedlichem Leitvermögen. Der Vorteil von Heteroübergängen liegt darin, dass Störungen durch verunreinigte Materialien zum Großteil vermindert werden.

Mit diesen neuen Materialien hergestellte Sensoren können für Anwendungen der Umweltüberwachung genutzt werden. Mikroskopische Sensoren wurden speziell für die Messung der Konzentration von schadstoffhaltigen Gasen in der Umgebung entworfen. Das SENSOR-Labor beabsichtigt die weitere Entwicklung und Nutzung dieser Technologie. Diese Sensoren könnten schon bald die derzeit auf dem Markt erhältlichen Zinnsensoren ersetzen. Jedoch müssen bis dahin noch Fragen zur Langzeitstabilität gelöst werden.

Kontaktangaben

Prof. Guido Faglia
Italian Institute for the Pysiks of Matter Unit of Brescia
Via Valotti 9, 25133 Brescia, Italien
Tel: +39-030-3715708
Fax: +39-030-2091271
Email: gfaglia@tflab.ing.unibs.it