據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，CEA-Leti在2020年美國西部光電展針對其最新推出的光聲光譜探測器，發(fā)表了題為《微型光聲探測器：突破集成在硅片上的中紅外光聲光譜技術(shù)極限》的論文，該探測器具有較強(qiáng)的抗噪聲干擾能力、高靈敏度以及高選擇性。

法國原子能委員會電子與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（CEA-Leti）最新推出的光聲光譜探測器成本可能比現(xiàn)有系統(tǒng)低10倍，或?qū)⒅圃摷夹g(shù)迅速推廣應(yīng)用。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，CEA-Leti在2020年美國西部光電展（Photonics West 2020）針對其最新推出的光聲光譜探測器，發(fā)表了題為《微型光聲探測器：突破集成在硅片上的中紅外光聲光譜技術(shù)極限》的論文，該探測器具有較強(qiáng)的抗噪聲干擾能力、高靈敏度以及高選擇性。

光聲（photoacoustic，PA）光譜技術(shù)是監(jiān)測危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)和微量氣體排放的最靈敏技術(shù)之一。結(jié)合量子級聯(lián)激光器（Quantum Cascade Laser），該技術(shù)的用武之地大大擴(kuò)展，包括工業(yè)控制、氣體排放監(jiān)測和生物醫(yī)學(xué)分析等領(lǐng)域。但是，該探測器的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用還需解決減小芯片尺寸和降低制造成本的問題。

CEA-Leti最新推出的光聲光譜探測器

在過去六年中，CEA-Leti開發(fā)了不同版本的微型光聲腔，并演示了使用硅基微型光聲腔檢測痕量氣體濃度的方法。但是，之前系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是需要依賴商用MEMS麥克風(fēng)。即使這些MEMS麥克風(fēng)性能可靠且可滿足某些性能要求，但它們并不專用于光聲氣體檢測，也不易于集成到工藝流程中。

CEA-Leti的最新微型光聲（microPA）技術(shù)通過堆疊兩個(gè)200mm硅晶圓整合了全集成MEMS麥克風(fēng)和中紅外光子器件。其中傳感器晶圓包含了由MEMS膜片制成的麥克風(fēng)和具有毛細(xì)管和流體組件的納米壓阻計(jì)。另一晶圓為蓋帽晶圓，包含光聲腔、膨脹容積、將光引導(dǎo)到光聲腔中的鍺硅（SiGe）光波導(dǎo)以及電觸點(diǎn)（electric contacts）。

“光聲腔的特殊設(shè)計(jì)可以提高對外部噪聲和測量條件變化的抗干擾力。”該論文的作者Jean-Guillaume Coutard說道，“這一優(yōu)勢源于CEA-Leti的MEMS麥克風(fēng)制造專利技術(shù)，它為將這些器件集成到便攜式檢測設(shè)備中開辟了新道路?！?/p>

硅光子技術(shù)利用高性能CMOS工藝優(yōu)勢，可提供低成本的批量生產(chǎn)、高保真的設(shè)計(jì)再現(xiàn)，以及構(gòu)建高性能納米光子器件的高折射率對比度。

CEA-Leti的微型光聲技術(shù)由歐盟資助的REDFINCH聯(lián)盟共同開發(fā)，該聯(lián)盟由八個(gè)歐洲研究機(jī)構(gòu)和公司組成，該聯(lián)盟正致力于開發(fā)基于中紅外光子集成電路（MIR PIC）技術(shù)，用于氣體和液體化學(xué)檢測的微型化學(xué)傳感器。具體的目標(biāo)領(lǐng)域包括煉油廠的工藝氣體分析、石油化工廠的氣體泄漏檢測以及乳制品行業(yè)的乳蛋白分析。