Un projet pour développer des capteurs infrarouges thermoélectriques plus sensibles

L'Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques (IPMS), en collaboration avec Heimann Sensor et l'Institut Leibniz pour la recherche sur l'état solide et des matériaux de Dresde (IFW Dresden), développe les bases technologiques d'une nouvelle génération de matrices de capteurs infrarouges thermoélectriques. En intégrant pour la première fois des matériaux thermoélectriques hautement efficaces dans une technologie de fabrication compatible CMOS, le projet vise à créer des capteurs nettement plus sensibles. L'objectif est d'atteindre une résolution thermique inférieure à 20 millikelvins avec des tailles de pixels inférieures à 45 micromètres, ce qui constitue une étape importante vers de nouvelles applications dans la médecine, l'industrie, la mobilité et la sécurité.

Les capteurs infrarouges thermoélectriques permettent de mesurer la température sans contact et de générer des images thermiques. Ils sont déjà utilisés aujourd'hui dans la surveillance des processus, l'automatisation des bâtiments et les technologies de sécurité. Cependant, les performances des systèmes actuels sont limitées par les matériaux de thermocouples utilisés. Le nouveau projet relève ce défi en employant des matériaux thermoélectriques nettement plus efficaces et un concept de dispositif MEMS novateur.

De nouvelles applications grâce à une sensibilité accrue
L'objectif d'améliorer la résolution thermique ouvre de nombreux nouveaux domaines d'application. Dans le domaine médical, de futures applications pourraient être développées pour soutenir la détection précoce du cancer ou la détection d'inflammations visibles de l'extérieur. Dans le contexte du logement des personnes âgées, les capteurs permettent également de nouvelles solutions, telles que la détection fiable des chutes ou des situations d'urgence à domicile.

De plus, les véhicules autonomes bénéficient de la sensibilité accrue des matrices de capteurs. Pour les applications industrielles, de nouvelles possibilités s'ouvrent dans la thermographie et la surveillance des processus. En outre, l'utilisation de ces capteurs dans des solutions économiques pour la mesure de la température sans contact ouvre la porte à d'autres applications et segments de marché.

La technologie MEMS pour l'intégration de matériaux novateurs
Le Fraunhofer IPMS joue des rôles clés dans le développement de la technologie MEMS du projet. Cela comprend l'intégration de nouvelles couches de thermocouples, le développement et l'optimisation des processus de fabrication nécessaires, ainsi que la production de puces de démonstration. De plus, des stratégies sont en cours de développement pour intégrer à l'avenir ces nouveaux matériaux dans la ligne de production 200 mm de l'institut.

Les partenaires du projet feront d'abord la démonstration des technologies développées à l'aide de matrices de capteurs passifs. Dans une phase de développement ultérieure, celles-ci seront utilisées pour créer des matrices de capteurs actifs dotées d'une électronique de commande CMOS intégrée. L'objectif est d'atteindre un niveau de maturité technologique (TRL) de 4 avec les démonstrateurs développés dans le cadre du projet.

Publié avec l'assistance de l'IA par Romila DSilva, rédactrice pour Induportals.