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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag December 18, 2013

Ungekühlte Thermoelement-Luftbrückenstruktur für Anwendungen im THz-Bereich

Uncooled Thermocouple Air-Bridge Structure for Application in the THz Range
  • U. Schinkel

    Uwe Schinkel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Entwicklung von antennengekoppelten thermischen Strahlungssensoren für den Ferninfrarot und Terahertz-Spektralbereich.

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    , E. Keßler

    Ernst Keßler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Dünnschichtphysik und Mikrosystemtechnik.

    , A. Ihring

    Andreas Ihring ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Konzeptentwicklung thermoelektrischer Sensoren und deren Umsetzung mittels mikrotechnologischer Verfahren.

    , U. Dillner

    Ulrich Dillner ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Theorie und rechnergestützte Simulation thermischer Sensoren.

    , F. Hänschke

    Frank Hänschke ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Verantwortlich für Fertigungstechnologien von IR-Detektoren basierend auf Wismut/Antimon.

    , T. May

    Torsten May ist Arbeitsgruppenleiter der Arbeitsgruppe IR/THz Sensorsysteme am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Supraleitende Strahlungsempfänger im Ferninfrarot- und Terahertz-Spektralbereich.

    and H.-G. Meyer

    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

From the journal tm - Technisches Messen

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

U. Schinkel

Uwe Schinkel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Entwicklung von antennengekoppelten thermischen Strahlungssensoren für den Ferninfrarot und Terahertz-Spektralbereich.

E. Keßler

Ernst Keßler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Dünnschichtphysik und Mikrosystemtechnik.

A. Ihring

Andreas Ihring ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Konzeptentwicklung thermoelektrischer Sensoren und deren Umsetzung mittels mikrotechnologischer Verfahren.

U. Dillner

Ulrich Dillner ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Theorie und rechnergestützte Simulation thermischer Sensoren.

F. Hänschke

Frank Hänschke ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Verantwortlich für Fertigungstechnologien von IR-Detektoren basierend auf Wismut/Antimon.

T. May

Torsten May ist Arbeitsgruppenleiter der Arbeitsgruppe IR/THz Sensorsysteme am Institut für Photonische Technologien. Hauptarbeitsgebiet: Supraleitende Strahlungsempfänger im Ferninfrarot- und Terahertz-Spektralbereich.

H.-G. Meyer

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

Received: 2013-9-10
Accepted: 2013-10-12
Published Online: 2013-12-18
Published in Print: 2013-12-1

© 2013 by Walter de Gruyter Berlin Boston

Downloaded on 28.3.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/teme.2013.0051/html
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