IR-detektorer baserade på CVD-grafen

Syfte och mål

Syftet med detta projekt är att utveckla en effektiv detekteringslösning för IR som gassensorer för fordonsapplikationer. Precisionsmätning av gaser som CO2 och etanol är avgörande för att upprätthålla konkurrenskraften hos Senseair AB (del av AKM-gruppen), den nuvarande världsledande marknadsledaren för optiska CO2-gassensorer. Genom att upptäcka etanol i förarens andedräkt kan berusad körning förebyggas. Att kontrollera luftkvaliteten inomhus (via CO2-sensorer) hjälper till att bibehålla en optimal mänsklig kognitiv funktion, bättre hälsa, positiv miljöpåverkan och minimera energikostnaderna.

De viktigaste projektmålen är:
1) Utveckling av MIR-detektorer (MIR) som ska användas inom Senseairs CO2- och alkoholsensorer genom att använda CVD-grafen med stort område med kopplade metallantennelement.
2) Undersökning om hur man ska skala upp tekniken för industriella applikationer med förbättrad prestanda, avkastning, kostnad och enkel integration i elektroniska sensorsystem i åtanke.

Detektorens optiska svar kan förbättras genom optimering av interaktionen mellan grafen och de kopplade antennelementen, vilket resulterar i en samtidig förbättring av både ljusabsorption och fotocarriäruppsamling. Förbättrade halvledarbehandlingsmetoder som är kompatibla med skivformad CVD-grafen möjliggör volymproduktion av detektorer med hög teknikberedskap.

Konsortiet kombinerar kompletterande kompetens inom grafenmodellering och bearbetning/karakterisering av detektorer vid RISE, KTH och Halmstad universitet med gassensorns expertis vid Senseair AB för att bilda en forskningsmiljö som är väl utrustad för att nå projektmålen.

Abstract in English

CVD graphene-based IR detectors
This proposal aims to develop an effective infrared (IR) detection solution as gas sensors for automotive applications. Precision measurement of gases like CO2 and ethanol are vital for sustaining the competitiveness of Senseair AB (part of AKM group), the current world market leader for optical CO2 gas sensors. By detecting ethanol on the driver's breath, drunk driving can be prevented. Controlling the air quality indoors (via CO2 sensors) helps maintaining an optimal human cognitive functioning, better health, positive environmental impact and minimizing energy costs.

The main project objectives are:
1) Development of mid-infrared (MIR) detectors to be used within Senseair’s CO2 and alcohol sensors by using large-area CVD graphene with coupled metal antenna elements.
2) Investigation on how to scale up the technology for industrial applications with improved performance, yield, cost and ease of integration into electronic sensor systems in mind.

The optical response of the detector can be enhanced by optimization of the interaction between the graphene and the coupled antenna elements, resulting in simultaneous improvement of both light absorption and photocarrier collection. Improved semiconductor processing methods compatible with wafer-scale CVD graphene will allow for volume production of detectors at a high technology readiness level.

The consortium combines complementary competence in graphene modelling and processing/characterization of detectors at RISE/KTH/Halmstad university with gas sensor expertise at Senseair AB to form a research environment well equipped to reach the project goals.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, våren 2020

Projektpartners: RISE AB, KTH, Senseair AB

Projektledare: Sri Iyer, Senseair AB

Projektform: FoI-projekt

Bidrag: 950 000 kr

Projektets löptid: 11 maj 2020 - 12 november 2021

Relaterade styrkeområden: