CEA-Leti推出了新型光聲光譜探測器

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，CEA-Leti在2020年美國西部光電展針對其最新推出的光聲光譜探測器，發(fā)表了題為《微型光聲探測器：突破集成在硅片上的中紅外光聲光譜技術極限》的論文，該探測器具有較強的抗噪聲干擾能力、高靈敏度以及高選擇性。

法國原子能委員會電子與信息技術實驗室（CEA-Leti）最新推出的光聲光譜探測器成本可能比現(xiàn)有系統(tǒng)低10倍，或?qū)⒅圃摷夹g迅速推廣應用。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，CEA-Leti在2020年美國西部光電展（Photonics West 2020）針對其最新推出的光聲光譜探測器，發(fā)表了題為《微型光聲探測器：突破集成在硅片上的中紅外光聲光譜技術極限》的論文，該探測器具有較強的抗噪聲干擾能力、高靈敏度以及高選擇性。

光聲（photoacoustic，PA）光譜技術是監(jiān)測危險化學物質(zhì)和微量氣體排放的最靈敏技術之一。結合量子級聯(lián)激光器（Quantum Cascade Laser），該技術的用武之地大大擴展，包括工業(yè)控制、氣體排放監(jiān)測和生物醫(yī)學分析等領域。但是，該探測器的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用還需解決減小芯片尺寸和降低制造成本的問題。

CEA-Leti最新推出的光聲光譜探測器

在過去六年中，CEA-Leti開發(fā)了不同版本的微型光聲腔，并演示了使用硅基微型光聲腔檢測痕量氣體濃度的方法。但是，之前系統(tǒng)最大的缺點是需要依賴商用MEMS麥克風。即使這些MEMS麥克風性能可靠且可滿足某些性能要求，但它們并不專用于光聲氣體檢測，也不易于集成到工藝流程中。

CEA-Leti的最新微型光聲（microPA）技術通過堆疊兩個200mm硅晶圓整合了全集成MEMS麥克風和中紅外光子器件。其中傳感器晶圓包含了由MEMS膜片制成的麥克風和具有毛細管和流體組件的納米壓阻計。另一晶圓為蓋帽晶圓，包含光聲腔、膨脹容積、將光引導到光聲腔中的鍺硅（SiGe）光波導以及電觸點（electric contacts）。

“光聲腔的特殊設計可以提高對外部噪聲和測量條件變化的抗干擾力。”該論文的作者Jean-Guillaume Coutard說道，“這一優(yōu)勢源于CEA-Leti的MEMS麥克風制造專利技術，它為將這些器件集成到便攜式檢測設備中開辟了新道路。”

硅光子技術利用高性能CMOS工藝優(yōu)勢，可提供低成本的批量生產(chǎn)、高保真的設計再現(xiàn)，以及構建高性能納米光子器件的高折射率對比度。

CEA-Leti的微型光聲技術由歐盟資助的REDFINCH聯(lián)盟共同開發(fā)，該聯(lián)盟由八個歐洲研究機構和公司組成，該聯(lián)盟正致力于開發(fā)基于中紅外光子集成電路（MIR PIC）技術，用于氣體和液體化學檢測的微型化學傳感器。具體的目標領域包括煉油廠的工藝氣體分析、石油化工廠的氣體泄漏檢測以及乳制品行業(yè)的乳蛋白分析。