Farbsensoren

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Realisierung von Farbsensoren durch Design von optischen Nanostrukturen

Schichtaufbau
Schichatufbau eines Sensors mit nanostrukturierten Metalllagen (blau), Isolationslagen (gelb) und der Photodiode (rot)

Wir nutzen nanostrukturierte Metalllagen in Standard-CMOS-Technologien, um damit eine optische Funktionalität zu realisieren. Auf diese Weise erhalten die üblichen Photosensoren zusätzliche Funktionen wie Farb- oder Polarisationsempfindlichkeit. Der daraus resultierende Schichtenaufbau sieht dann z. B. so aus wie im Bild links.

Der geschilderte Ansatz eröffnet die Möglichkeit, lediglich durch die laterale Strukturierung einer Metallschicht die Spektralfunktion eines Filters einstellen zu können. Die Sensoren können außerdem beliebig in Zeilen oder Arrays angeordnet werden.

Hier sind Beispiele für die Transmission von Farbsensoren:

spectr blue

spectr green

Anwendungen

Mit Hilfe dieser Auswertung ist es möglich, die Wellenlänge, d.h. die Farbe des einfallenden Lichtes eindeutig zu bestimmen. Die möglichen Anwendungsbereiche umfassen bei Spektralsensoren:

  • Überwachung und Regelung von LEDs für viele Beleuchtungssituationen, z. B. LCD-Backlights
  • Applikationsspezifische Farbsensoren für die industrielle Automatisierung mit beliebig wählbarer Spektralfunktion
  • Farbsensoren im Außenbereich unter Feuchte- und Temperatureinfluss, z. B. im Automobil
  • Miniaturisierte Multispektralsensoren für die Analytik von Gasen und Flüssigkeiten
  • Miniaturisierte perzeptive Sensoren ohne Verwendung von nachträglich aufgebrachten Filterschichten