Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sensoren für UV-Strahlung

07.09.2009
Bei vielen technischen Anwendungen muss UV-Strahlung genau gemessen werden. Auch beim Sonnenlicht wollen wir wissen, wie viel UV-Strahlung auf unsere Haut trifft.

UV-Photodetektoren basieren auf unterschiedlichen Materialien - je nach Anwendung sind bestimmte Eigenschaften wichtig. Das Ferdinand-Braun-Institut untersucht geeignete Materialien und entwickelt UV-Detektoren auf der Grundlage von Galliumnitrid und Siliziumcarbid.

Wird UV-Strahlung in einer Technologie eingesetzt, zum Beispiel zur Desinfektion von Wasser, darf die Strahlung weder zu schwach noch zu stark sein. Da UV-Lichtquellen im Laufe der Zeit an Intensität verlieren, kann die Strahlungsdosis nicht direkt gesteuert werden, sondern ein Sensor muss die tatsächlich abgegebene Leistung messen. Photodetektoren für den UV-Spektralbereich basieren auf unterschiedlichen Materialien: Derzeit sind Galliumphosphid (GaP) und Siliziumcarbid (SiC) auf dem Markt verbreitet. Dr. Markus Weyers vom Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) sagt: "Für verschiedene Anwendungen gibt es unterschiedliche Anforderungen an die Photodetektoren. Das eine optimale Material gibt es nicht." Galliumphosphid hat beispielsweise den Nachteil, dass es nicht nur im UV-Bereich empfindlich ist, sondern auch im sichtbaren Bereich - im Fachjargon heißt das, die Visible Blindness ist niedrig. Oft ist eine hohe Visible Blindness gewünscht.

Siliziumcarbid hat zwar eine hohe Visible Blindness, ist aber relativ teuer und auf UV-Wellenlängen oberhalb von 200 Nanometern beschränkt. Gute Möglichkeiten sieht Weyers für Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN): "Das ist ein sehr flexibles Material. Wir können damit die Empfindlichkeit für verschiedene Wellenlängen genau maßschneidern." Das liegt daran, dass AlGaN aus drei Elementen zusammengesetzt ist: Aluminium, Gallium und Stickstoff. Durch Variation des Aluminium-Gehalts lässt sich die Bandlücke und damit die Empfindlichkeit für bestimmte Spektralbereiche sehr fein einstellen. Es gibt eine Reihe von Eigenschaften, die die Wissenschaftler vom FBH noch verbessern möchten. So soll der sogenannte Dunkelstrom möglichst niedrig sein, also ohne zu messendes Lichtsignal soll auch kein Strom fließen. Der Dunkelstrom verursacht ein störendes Rauschen und begrenzt die Empfindlichkeit der Messung.

Die Lebensdauer von UV-Sensoren ist oft problematisch, weil sie unter der Bestrahlung mit kurzwelligem, energiereichem UV-Licht schnell altern. Weiterhin steht die Erschließung von Wellenlängen unterhalb von 200 Nanometern aus, was neue Anwendungsgebiete ermöglicht. Neben einem derzeit laufenden ProFITProjekt gemeinsam mit der Berliner Firma JENOPTIK EPIGAP Optoelektronik zur Entwicklung von GaN-UV-Detektoren, das aus EFRE-Mitteln finanziert wird, ist ein BMBF-Projekt zu AlGaN-Detektoren in Vorbereitung.

Dr. Olaf Krüger sieht daneben einen Bedarf an Sensoren auf der Basis von Siliziumcarbid. SiC ist ein sehr hartes, chemisch beständiges und strahlungsfestes Material. Damit zeigt es selbst unter der Belastung von permanenter UV-Bestrahlung eine geringe Degradation. Mit seinem geringen Dunkelstrom und der hohen Visible Blindness aufgrund seiner großen Bandlücke ist es für viele Anwendungen sehr gut geeignet. Die Berliner Firma sglux GmbH hat nach einem Zulieferer für eine wichtige Kernkomponente ihrer Produkte zur Überwachung und Steuerung von UV-Strahlung gesucht und im Forschungsverbund zwei geeignete Partner dafür gefunden. Nun startet ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördertes Projekt, in dem das FBH gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) und der sglux GmbH eine eigene SiC-Photodiode entwickelt.

Bislang spielte das Material SiC im FBH allerdings nur als Substrat für Galliumnitrid-basierte Hochleistungsbauelemente eine Rolle. Es diente also als Träger, auf dem eine Schicht aktiven Materials abgeschieden und strukturiert wurde. Nun wird SiC erstmals im FBH als aktives Material für Bauelemente prozessiert. "Wir begeben uns damit auf Neuland", so Krüger. Aufgrund seiner Härte kann SiC mechanisch nur mit Diamant bearbeitet werden. Weil SiC chemisch sehr beständig ist, werden zum Abtragen und Strukturieren spezielle Plasmaätzreaktoren eingesetzt. Diese Prozesse dauern lange und erfordern einen besonderen apparativen Aufwand. Mit ihren Arbeiten unterstützen IKZ und FBH damit die Entwicklungsarbeiten von innovativen Berliner Unternehmen.

Kontakt
Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)
Petra Immerz
Tel.: (030) 6392-2626
E-Mail: immerz@fbh-berlin.de

Gesine Wiemer | idw
Weitere Informationen:
http://www.fbh-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden
19.10.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Gravitationswellen: Sternenglanz für Jenaer Forscher
19.10.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie