IR-detektorer baserade på CVD-grafen

Resultat

Vi har i det här projektet lyckats förevisa absorption av infrarött ljus vid skräddarsydda våglängder från hybridkomponenter baserade på grafen och metallantenner som stämmer väl överens med teoretiska modeller. Resultaten publicerades i den vetenskapliga tidskriften ”Sensors” under 2021, vilket ger ett kvitto på den vetenskapliga och innovativa nivån på arbetet.

Vi lyckades också få till en hög täckningsgrad för grafen på substraten på 4-tumsskivor efter våtöverförings-processen, vilket verifierades av Raman-spektrum upptagna före och efter denna. Vidare kunde vi se en utmärkt ohmisk karakteristik för strömmen genom komponenterna efter överföringen av grafen ovanpå antennmatrisen, vilket visar att grafenskiktet transporterade laddningsbärare som tänkt. Detta demonstrerar även att monolagergrafen fungerar väl för tillverkning av transparenta elektroder på skivskala.

Det första huvudmålet för projektet var att tillverka detektorer baserade på CVD-grafen med stor yta och kopplade metallantennelement. Eftersom vi kunde visa optisk absorption i relevanta delar av spektrum så uppfylldes detta mål delvis. Vi noterar dock att det fortfarande behövs mer arbete för att kunna visa en tydlig elektrisk signal från detektorerna som är lätt att mäta.

Det andra huvudmålet för projektet var att utreda hur tekniken kan skalas upp för industriella tillämpningar och här kan vi konstatera att processen som utvecklats i projektet är enkel att skala upp till stora volymer och även går att modifiera för att fungera med olika substrattyper för stora ytor.

Den viktigaste insikten från detta projekt är att det är mycket utmanande att få fram en effektiv interaktion mellan grafen och antennstrukturer, vilket är en nyckelparameter för en förbättrad komponentdesign. Givet vad som fortfarande behöver göras och utredas för att optimera detektorsignalen utöver övrigt arbete i en produktifieringsprocess så är det ett rimligt antagande att det kommer ta mer än 5 år innan det går att presentera en färdig produkt som kan tillverkas i industriell skala. Med detta sagt så har tekniken stor potential och den nödvändiga expertisen för att fortsätta den tekniska utvecklingen och optimeringen finns i huvudsak redan i nuvarande projektkonsortium.