Produktion av grafen på kiselkarbid för sensorer (avslutat)

Syfte och mål
Grafen på kiselkarbid utgör en möjlig plattform för olika sensorer (särskilt gas- och biosensorer). För att realisera tillämpningarna så krävs en förståelse för den elektriska karakteristika som industriellt producerat material har. I projektet har aktörer samverkat med målet att industriellt kunna producera grafen på kiselkarbid i waferstorlek, och för detta verifiera val av kontakter och mätteknik för elektrisk karakteristika på materialet.
Projektets aktörer sträcker sig från akademisk forskning och forskningsinstitut till industri. Projektet har etablerat ett samarbete mellan dessa som har långvarig karaktär.

Effekter och resultat
Graphensic har tillsammans med Linköpings universitet producerat grafenbaserade gassensorer med lovande resultat för ett flertal gaser som är av intresse vid mätning av luftkvalitet. Resultaten uppnåddes genom att skalbara depositionstekniker för tunna filmer användes, där grafen täcktes med nanopartiklar av metall och metalloxid. Parterna arbetar fortsättningsvis mot att mer ingående undersöka hur nanopartiklars fördelning/deposition påverkar sensorns prestanda och hur partikeldimensionen, oregelbundenhet och täckning kan kontrolleras vid produktion av större ytor av grafen i waferstorlek. Graphensic har även sökt patent för en grafenbaserad sensorutrustning.

Inom denna förstudie har Acreo genom olika metoder karakteriserat material i waferstorlek för att säkerställa dess noggrannhet. Resultaten visar tydligt att Graphensics process för att framställa grafen har mognat och att materialet är homogent i större ytor än tidigare.

Lindmark Innovation AB (Lindmark) har utvecklat en mätteknik för att elektriskt karakterisera ytresistansen hos grafen på kiselkarbid i waferstorlek. Med hjälp av denna har Graphensics material jämförts med grafen som producerats med andra metoder. Lindmark har även jämfört olika kontakteringsmetoder genom att mäta dess brusnivåer, vilka påverkas av materialval och kontakttyp. De preliminära resultaten av mätningarna visar att grafen på silikonkarbid har den lägsta brusnivån inom den här komparativa studien och är det mest stabila över tid. Framåt så arbetar Lindmark med att utveckla en kontaktfri metod för snabb och icke-invasiv karakterisering av de elektriska egenskaperna för grafen på kiselkarbid i waferstorlek.
I framtiden så siktar parterna på att tillsammans producera utrustning för kommersiellt bruk.

Abstract in english

Wafer-scale graphene on silicon carbide for sensing applications

This pilot project has involved the graphene supplier (epitaxial graphene on silicon carbide) Graphensic AB, the electronics expert Lindmark Innovation AB, the research institute Acreo Swedish ICT AB and the University of Linköping.

Graphene-based gas sensors have been developed with promising results regarding sensitivity towards several gases of interest for air quality control. These results were obtained by decorating the graphene with metal and metal-oxide nanoparticles using scalable thin-film deposition techniques.

A technique to measure the sheet resistance was also developed to compare the quality of graphene on silicon carbide on wafer-scale with graphene produced through other methods. Different methods of contacting were investigated through measurements of the noise level. . The preliminary results show that graphene on silicon carbide has the lowest noise level and is also the most stable over time.

Utlysning:
Förstudieprojekt samt Forsknings- och Innovationsprojekt 2014

Projektpartners: Graphensic AB, Lindmark Innovation AB, Linköpings universitet

Projektledare: Amer Ali, Graphensic AB

E-mail: amer.ali@graphensic.com

Bidrag: 795 000 kr

Projektets löptid: 2014 – 2015

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: