On-Chip Carbon Dioxide Sensor Based on Non-Dispersive Infrared Spectroscopy

Promovendus/a
Jia, Xiaoning
Faculteit
Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur
Vakgroep
Vakgroep Informatietechnologie
Curriculum
Master of Science in Photonics Engineering, Universiteit Gent, 2015
Academische graad
Doctor in de ingenieurswetenschappen: fotonica
Taal proefschrift
Engels
Vertaling titel
On-chip-koolstofdioxidesensor gebaseerd op niet-dispersieve infraroodspectroscopie
Promotor(en)
prof. Roel Baets, vakgroep Informatietechnologie - prof. Günther Roelkens, vakgroep Informatietechnologie
Examencommissie
voorzitter prof. Filip De Turck (academisch secretaris) - prof. Roel Baets (Vakgroep Informatietechnologie) - prof. Bart Kuyken (Vakgroep Informatietechnologie) - prof. Jeroen Missinne (Vakgroep Elektronica en Informatiesystemen) - prof. Delphine Morini (Université Paris-Saclay, France) - prof. Günther Roelkens (Vakgroep Informatietechnologie) - dr. ir. Joris Roels (Melexis Technologies)

Korte beschrijving

In dit proefschrift is een geminiaturiseerde en bijgevolg lage-kost optische CO2-sensor ontwikkeld die werkt in het midden-infrarood golflengtebereik. De sensor is gebaseerd op een on-chip integrerende cilinder, waardoor een lange optische interactielengte met het gas behaald wordt op een klein chipoppervlak. De integrerende cilinder is gefabriceerd op basis van CMOS- en MEMS-compatible processtappen zoals het etsen van silicium wafers en het aan elkaar binden van wafers. De karakterisatie van het prototype van de afzonderlijk integrerende cilinder toont aan dat deze sensor zeer gevoelig is, met een lage detectielimiet van 100 deeltjes per miljoen en een snelle reactietijd heeft op veranderingen in de CO2-concentratie van de omgeving. Er is ook een meer geavanceerd prototype ontwikkeld dat de integrerende cilinder combineert met een on-chip lichtbron en fotodetectoren, om zo tot een volledig geïntegreerd product te komen. De mid-infrarood LED en beide mid-infrarode detectoren zijn door middel van flip-chip technologie op dezelfde chip als de integrerende cilinder geplaatst. De CO2 gasmetingen van de volledig geïntegreerde sensor vertonen een detectielimiet van 250 deeltjes per miljoen. Er is bovendien geen kruisgevoeligheid van de sensor naar waterdamp opgemeten. De lange-termijn gevoeligheid en prestaties van de sensor zijn afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Deze afhankelijkheid is onderzocht en kan door middel van het monitoren van de omgevingstemperatuur uit de sensor gekalibreerd worden.

Praktisch

Datum
Maandag 19 april 2021, 13:30
Livestream
Volg online

via livestream/videoconferentie, zie link hierboven, maatregel COVID19

Meer info

Contact
doctoraat.ea@UGent.be