Zusammenfassung
Eine Luftbrückenstruktur wurde entwickelt, auf der ein Dünnschicht-Thermoelement angeordnet ist. Dieses Thermoelement dient als Abschlusswiderstand einer Antenne und gleichzeitig als Temperatursensor [1]. Die Brückenstruktur wurde mittels Oberflächenmikromechanik hergestellt. Die thermischen Eigenschaften der Luftbrückenstruktur wurden durch Computersimulationen untersucht, und basierend auf diesen Ergebnissen wurde eine geeignete Technologie entwickelt, um eine hochleistungsfähige thermoelektrische Terahertz-Sensorstruktur herzustellen. Die Messung der elektrischen Empfindlichkeit dieser Thermoelement-Luftbrückenstruktur ergab eine NEP von 18 pW/Hz1/2 unter Vakuumbedingungen und von 67 pW/Hz1/2 an Luft.
Abstract
We have developed an air-bridge structure supporting a thermocouple-based conducting strip, which acts both as a load resistance of an antenna and temperature sensor [1]. The fabrication of the 30 µm long and 3.5 µm wide air-bridge was accomplished by surface micromachining. The thermal properties of the freestanding air-bridges were investigated by computer simulations. Based on these results a compatible technology was developed to obtain high performance thermoelectric Terahertz (THz) sensing structures. With an electrical method the NEP of the structure was measured to be 18 pW/Hz1/2 under vacuum conditions and 67 pW/Hz1/2 under atmospheric conditions, respectively.
About the authors
Uwe Schinkel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Entwicklung von antennengekoppelten thermischen Strahlungssensoren für den Ferninfrarot und Terahertz-Spektralbereich.
Ernst Keßler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Dünnschichtphysik und Mikrosystemtechnik.
Andreas Ihring ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Konzeptentwicklung thermoelektrischer Sensoren und deren Umsetzung mittels mikrotechnologischer Verfahren.
Ulrich Dillner ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Theorie und rechnergestützte Simulation thermischer Sensoren.
Frank Hänschke ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Verantwortlich für Fertigungstechnologien von IR-Detektoren basierend auf Wismut/Antimon.
Torsten May ist Arbeitsgruppenleiter der Arbeitsgruppe IR/THz Sensorsysteme am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Supraleitende Strahlungsempfänger im Ferninfrarot- und Terahertz-Spektralbereich.
Hans-Georg Meyer leitet die Abteilung Quantendetektion am Institut für Photonische Technologien und ist seit 2010 Professor für Festkörperphysik an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena. Hauptgebiet: Supraleiter-Technologien und hoch präzise Messtechnologien, im speziellen SQUID Sensoren, hoch präzise Magnetfeld Messtechnik und Detektion von Infrarot- und Terahertzstrahlung.
Institut für Photonische Technologien e.V. (IPHT), Albert-Einstein-Str. 9, D-07745 Jena
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