Waveguide-Integrated Mid-Infrared Graphene Detectors for Optical Gas Sensor Systems

Viktiga resultat som projektet gav

Finansieringen avser svenskt deltagande i beviljat projekt inom Flag ERA II. Gassensorer för CO2 och kolväten är viktiga för många användningar så som övervakning av luftkvalitet och i medicinskt syfte. För många av dessa applikationer är dock befintliga gassensorer för dyra, skrymmande eller lågpresterande. Det finns således ett behov av gassensorer som är billiga, kompakta, känsliga och specifika. För att möta detta behov har vi tagit fram integrerade vågledarbaserade optiska gassensorer med mid-IR fotodetektorer i grafen.

Långsiktiga effekter som förväntas

I detta projekt har vi utvecklat nyckelkomponenterna för ett NDIR-gassensorsystem baserat på en frihängande mid-IR-vågledare. Vi har tagit fram specifikationer för NDIR CO2-gassensorn och extraherat den nödvändiga prestandan för fotodetektorn. Vi har demonstrerat en frihängande vågledare som arbetar vid en våglängd på =4237nm med vilken vi framgångsrik visade CO2-gasavkänning. Vi tillverkade också olika typer av vågledarintegrerade grafenfotodetektorer och karakteriserade dessa.

Upplägg och genomförande

Realiseringen av vågledarbaserade NDIR-gassensorer är avgörande för att upprätthålla konkurrenskraften hos Senseair, världsmarknadsledaren för optiska CO2-gassensorer, och för att bana väg in på framväxande marknader för flergassensorer, inklusive bil- och smartphoneapplikationer. Med ett tidigt inträde på den grafenbaserade IR-detektormarknaden kan Sverige säkra viktiga immateriella rättigheter för framtida grafensatsningar, som är också i linje med den strategiska planen för SIO Grafen and the EU Graphene Flagship Project.