27.05.2024

Parallele Messung mehrerer Wasserparameter mit nur einem Sensorchip

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS präsentiert eine neue Integrationstechnologie zur gleichzeitigen Messung verschiedener Wasserparameter mittels ionensensitiver Feldeffekttransistoren (ISFETs). Die neu entwickelte n-Wannen-Integrationstechnologie ermöglicht es künftig, mit nur einem Sensorchip pH-Werte, Nitrat-, Phosphat- und Kaliumkonzentrationen parallel und kontinuierlich zu erfassen. ISFETs zeichnen sich durch ihre Kompaktheit, Robustheit und Integrationsfähigkeit aus. In Zusammenarbeit mit Forschungspartnern können zukünftig weitere anwendungsspezifische, ionenselektive Beschichtungen entwickelt und integriert werden. Bei Bedarf können auch weitere Parameter in das System integriert werden.

Die ISFETs des Fraunhofer IPMS basieren auf der Metal-Oxid-Semiconductor (MOS) Feldeffekttransistortechnologie. Die Integration mehrerer ISFETs in einer n-Wanne wird durch eine elektrische Separierung ermöglicht, die durch die Implantation von Phosphor als n-Dotierung in einen p-Wafer erfolgt. Der Sensorbereich, der mit dem Medium in Berührung kommt, besteht aus einer Metalloxidschicht, die entweder als pH-Sensor fungieren kann oder mit einer ionenselektiven Membran beschichtet wird. Für jede zu detektierende Ionensorte muss ein ISFET mit einer entsprechenden ionenselektiven Membran beschichtet werden.