Anwendung · SWIR-Imaging & Industrielle Sensorik

Detektoren für SWIR-Imaging und industrielle Sensorik

SWIR-Imaging zeigt Informationen, die sichtbares Licht nicht offenbart — Materialzusammensetzung, Feuchte, Kontrast durch bestimmte Obskuranten und für industrielle Prozesse relevante Inspektionsmerkmale. SWIR-Detektorsysteme sind jedoch oft teuer, was breitere Anwendung einschränkt.

Der Detektor-Engpass

Traditionelle SWIR-Detektoren sind kostenintensiv und schwer zu skalieren. Für photonenarme Bildgebung, zeitaufgelöste Sensorik und Schwachlicht-SWIR-Systeme könnte Einzelphotonen-Empfindlichkeit neue Anwendungen erschließen — sofern die Detektorplattform skalierbar und praxistauglich wird.

GeQDs Beitrag

Eine Germanium-auf-Silizium SPAD-Plattform, die SWIR-Empfindlichkeit mit silizium-kompatibler Fertigung verbindet.

GeQDs Ge-auf-Si SPAD-Plattform wird entwickelt, um SWIR-Empfindlichkeit mit silizium-kompatibler Fertigung zu kombinieren — und damit einen möglichen Pfad zu skalierbareren SWIR-Sensorik- und Imaging-Systemen zu eröffnen.

Anwendungsbeispiele

Industrielle Inspektion

Sichtbarmachung von Untergrund-Defekten, Füllständen durch Kunststoffe und für sichtbare Kameras unsichtbarer Verunreinigungen.

Halbleiter-Prozessüberwachung

Durch-Silizium-Bildgebung und Rückseiten-Inspektion bei SWIR-Wellenlängen, wo Silizium transparent wird.

Materialsortierung

Spektrale Trennung von Kunststoffen, Lebensmittelqualitäten und Recycling-Materialien anhand von SWIR-Absorptionssignaturen.

Schwachlicht-Bildgebung

Photonenarme Szenen, Nachthimmel-Bildgebung und zeitaufgelöste Aufnahmen, bei denen jedes Photon zählt.

Wissenschaftliche Instrumentierung

Zeitkorreliertes Einzelphotonenzählen (TCSPC), Fluoreszenzlebensdauer und SWIR-Spektroskopie.

Safety- & Security-Sensorik

Perimeter-Überwachung, verdeckte SWIR-Beleuchtung und Detektion durch Dunst, Rauch oder Nebel.

Anwendungsrelevante Kenngrößen

Modellbasierte Zielparameter für die Ge-auf-Si SPAD-Plattform — noch nicht demonstriert. Werte werden veröffentlicht, sobald die Laborcharakterisierung abgeschlossen ist.

Parameter

Zielwert (modellbasiert)

Hinweis

Wellenlängenbereich

~600 – 1550 nm

Eine Plattform vom Sichtbaren bis SWIR.

Array-Größe

TBD

Roadmap zu skalierbaren Ge-auf-Si SPAD-Arrays.

Pixel-Pitch

Ziel: Kompatibilität mit imaging-tauglichen Pitches.

Dunkelzählrate (DCR)

Entscheidend für Schwachlicht- und zeitaufgelöstes SWIR.

Raumtemperatur-Performance

Raumtemperatur-Ziel (TEC optional)

Entfernt kryogene Infrastruktur aus dem Kamera-Aufbau.

Readout-Integration

Roadmap zur CMOS-kompatiblen Ko-Integration

Weg zu monolithischer SPAD + Auslese für kompakte Module.

Packaging

Standard-Halbleiter-Packaging angestrebt; Details folgen.

Berechnungen auf Daten der Labormessungen — alle Werte sind modellbasierte Zielwerte und noch nicht demonstrierte Spezifikationen.

SWIR-Anwendungen mit GeQD erkunden.

Wir tauschen uns mit Maschinenbauern, Inspektionsanbietern und Forschungsgruppen über Detektorspezifikationen für SWIR-Imaging und industrielle Sensorik aus.

Universität Stuttgart – Institut für Halbleitertechnik

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