CEA-Leti开发微型光声光谱探测器，用于化学物质检测和气体分析
2020-02-10 14:52:24 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，近日，CEA-Leti在2020年美国西部光电展针对其最新推出的光声光谱探测器，发表了题为《微型光声探测器：突破集成在硅片上的中红外光声光谱技术极限》的论文，该探测器具有较强的抗噪声干扰能力、高灵敏度以及高选择性。
法国原子能委员会电子与信息技术实验室（CEA-Leti）最新推出的光声光谱探测器成本可能比现有系统低10倍，或将助推该技术迅速推广应用。
据麦姆斯咨询报道，近日，CEA-Leti在2020年美国西部光电展（Photonics West 2020）针对其最新推出的光声光谱探测器，发表了题为《微型光声探测器：突破集成在硅片上的中红外光声光谱技术极限》的论文，该探测器具有较强的抗噪声干扰能力、高灵敏度以及高选择性。
光声（photoacoustic，PA）光谱技术是监测危险化学物质和微量气体排放的最灵敏技术之一。结合量子级联激光器（Quantum Cascade Laser），该技术的用武之地大大扩展，包括工业控制、气体排放监测和生物医学分析等领域。但是，该探测器的大规模生产和广泛使用还需解决减小芯片尺寸和降低制造成本的问题。
CEA-Leti最新推出的光声光谱探测器
在过去六年中，CEA-Leti开发了不同版本的微型光声腔，并演示了使用硅基微型光声腔检测痕量气体浓度的方法。但是，之前系统最大的缺点是需要依赖商用MEMS麦克风。即使这些MEMS麦克风性能可靠且可满足某些性能要求，但它们并不专用于光声气体检测，也不易于集成到工艺流程中。
CEA-Leti的最新微型光声（microPA）技术通过堆叠两个200mm硅晶圆整合了全集成MEMS麦克风和中红外光子器件。其中传感器晶圆包含了由MEMS膜片制成的麦克风和具有毛细管和流体组件的纳米压阻计。另一晶圆为盖帽晶圆，包含光声腔、膨胀容积、将光引导到光声腔中的锗硅（SiGe）光波导以及电触点（electric contacts）。
“光声腔的特殊设计可以提高对外部噪声和测量条件变化的抗干扰力。”该论文的作者Jean-Guillaume Coutard说道，“这一优势源于CEA-Leti的MEMS麦克风制造专利技术，它为将这些器件集成到便携式检测设备中开辟了新道路。”
硅光子技术利用高性能CMOS工艺优势，可提供低成本的批量生产、高保真的设计再现，以及构建高性能纳米光子器件的高折射率对比度。
CEA-Leti的微型光声技术由欧盟资助的REDFINCH联盟共同开发，该联盟由八个欧洲研究机构和公司组成，该联盟正致力于开发基于中红外光子集成电路（MIR PIC）技术，用于气体和液体化学检测的微型化学传感器。具体的目标领域包括炼油厂的工艺气体分析、石油化工厂的气体泄漏检测以及乳制品行业的乳蛋白分析。
延伸阅读：