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Graphen verhilft zu kleineren Infrarotsensoren

Der Kohlenstoff Graphen eignet sich nach Erkenntnissen von MIT-Forschern für neue Infrarotsensoren. Diese sollen ohne aktive Kühlung auskommen und müssten deswegen nicht in ein klobiges Gehäuse verpackt werden.

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IBM

(Bild: dpa, IBM Research)

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben die Verwendung des zweidimensionalen Kohlenstoffs Graphen als Detektormaterial für Infrarotsensoren demonstriert. Im Gegensatz zu bisher verwendeten Materialien muss man bei Graphen das Signalrauschen nicht durch aktive Kühlung abschwächen, was das Material interessant macht für den Einsatz in Handys oder Autos. Die klobigen Geräte, die man heute benutzt, könnten damit der Vergangenheit angehören.

Die MIT-Forscher haben Thermosäulen gebaut, in die Graphen-Detektoren integriert sind. Bei Thermosäulen kommt der sogenannte Seebeck-Effekt zum Einsatz: die von einer Temperaturdifferenz erzeugte elektrische Spannung. Die Wissenschaftler demonstrieren in ihrem Aufsatz bei Nano Letters die Abbildung einer Edelstahlplatte vor einem 100 Grad warmen Schwarzkörper und die Detektion einer menschlichen Hand.

Als besonders vielversprechend beschreiben die Forscher die ermittelten Werte: hohe Responsivität, hohe Detektivität und eine niedrige, zum internen Rauschen proportionale Temperatur. Wichtig für all diese Werte ist eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit. Die ist zwar noch niedrig, doch konnten die Forscher bereits einfache Anwendungen demonstrieren. Durch neuere Fertigungsmethoden lassen sich auch deutlich höhere Werte erzielen – eine Verbindung mit Bornitrid etwa ist ein Kandidat dafür.

Die Idee, Graphen für Infrarotsensoren zu verwenden, ist nicht ganz neu. 2013 legten chinesische Forscher Arbeiten vor, wonach Graphen das gesamte Spektrum, insbesondere den Infrarotbereich, bei Raumtemperatur erkennen kann. (jab)

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