01.02.2022

Photodioden ohne Rückreflexion

Neues Forschungsprojekt soll optische Sensoren genauer und günstiger machen.

Photodioden ohne Rückreflexion verbessern streulicht­sensitive Anwendungen wie beispielsweise Partikel­messgeräte, die damit genauer, schneller und preiswerter werden. Im neu gestarteten Forschungs­projekt „Photodioden ohne Rück­reflexion PoRr“ werden dazu am CiS Forschungs­institut für Mikro­sensorik in Erfurt verschiedene Ansätze zur Strukturierung und Entspiegelung von Silizium analysiert und erprobt.

Abb.: Verschiedene Oberflächen-Strukturen zur Verminderung von Reflexionen....
Abb.: Verschiedene Oberflächen-Strukturen zur Verminderung von Reflexionen. (Bild: CiS)

In vielen photo­metrischen Anwendungen ist es notwendig, Streulicht im System bestmöglich zu unterdrücken um die Mess­ergebnisse nicht zu verfälschen. Auch Reflexionen an den Oberflächen der eingesetzten Detektor­elemente beeinflussen die Messergebnisse. Bei Transmissions- oder Streulicht­messungen sind vor allem gerichtete Rück­reflexionen des Detektors in Richtung Messobjekt kritisch, da so bereits die Ausrichtung des Detektors Fehler bei der Deutung der Messung verursachen kann.

Für Transmissions­messungen behilft man sich, indem der Detektor gezielt schief gestellt wird und damit der Rückreflex des Detektors nicht erneut auf die Probe gelenkt wird. Auch für Streulicht­messungen sind gerichtete Rück­reflexionen problematisch, da diese Streulichtpfade erzeugen können und vom Messaufbau abhängen. Wiederkehrende Kennlinien­erfassungen und Korrektur­rechnungen sind zeit- und kostenintensiv und können zudem nicht alle Fehlereinflüsse beheben. Das gerade gestartete Projekt zielt auf die Entwicklung eines weitgehend reflexions­freien Photodetektors.

Um die gerichtete Reflexion zu unterdrücken und somit genauere photo­metrische Messungen zu ermöglichen, verfolgt das Forschungs­institut mehrere Ansätze auf Basis von Methoden der Silizium-3D-Struk­turierung. Dabei soll das Potenzial der Herstell­barkeit und Funktions­fähigkeit ausgelotet werden und vor allem Wege, um die Limitierungen bestehender Photodioden zu überwinden. Der Fokus liegt hierbei auf minia­turisierten Lichtfallen und photo­sensitiven, beschichteten Oberflächen­strukturen.

CiS / JOL

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