MEMS-teknologi til fremstilling af plasmoniske nær-infrarøde spektrometre

Nær-infrarød spektroskopi giver et absorptionsspektrum, der er unikt for stoffer, således at skelnen mellem gasarter bliver mulig. Miniaturisering af spektrometre er således påkrævet for at realisere kompakte gassensorer til overvågning af luftkvaliteten i beboelsesrum.

Imidlertid, konventionelle nær-infrarøde spektrometre har gitre til at sprede indfaldende lys i forskellige bølgelængder, så lange optiske vejlængder er nødvendige for spektroskopi, hvilket er en hindring for miniaturisering af disse enheder.

Nu, Oshita Masaaki og Kan Tetsuo ved University of Electro-Communications og samarbejdspartnere har udviklet en gulddiffraktionsrist-type plasmonisk fotodetektor på en MEMS—Micro Electro Mechanical Systems—deformerbar cantilever.

Enheden blev fremstillet ved hjælp af en bulk-mikrobearbejdningsteknologi under anvendelse af n-type silicium. Et gulddiffraktionsgitter tjente formålet som excitation af overfladeplasmon (SP). Når lyset falder ind på enheden, mekanisk vibration af cantilever ændrer dynamisk lysets indfaldsvinkel, hvorved SP-koblingstilstanden veksles. Koblet til SPR, lysenergien transduceres til fotostrøm på enheden.

Ved at bruge en vinkelændring af udliggeren over -21-21 grader, optisk spektrum i det nær-infrarøde lys blev numerisk hentet ved at analysere den tidsvarierende fotostrøm.

Meget miniaturiserede nær-infrarøde spektrometre blev realiseret, og forventes at føre til nye små IoT-sensorer.