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Eine eingebaute Infrarotkamera bei einer Messe in Las Vegas.

Foto: AP/Paul Sakuma

Die Kosten für Infrarot-Sensoren, die auch sehr schlechten Sichtverhältnissen gewachsen sind, sind derzeit sehr hoch. Eine Idee für ein Hybridsystem zur Infrarot-Aufnahme kann diese Kosten für Infrarotkameras, die beispielsweise AutofahrerInnen die Sicht verbessern können, deutlich senken. Das Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik der Universität Linz hat in Zusammenarbeit mit Siemens, dem Christian-Doppler-Labor für oberflächenflächenoptische Methoden und dem Lichttechnischen Institut in Karlsruhe durch die Kombination von zwei Materialen ein völlig neues Bauteil für Infrarotkameras entwickelt.

Aufwändige Technologie, dennoch billig

"Wir sind gewohnt, dass elektronische Bauteile ziemlich billig sind, die Kosten für Computer, Mobiltelefone, Fotoapparate usw. gehen ja immer weiter nach unten", so Wolfgang Heiss vom Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik. Dabei müsse aber bedacht werden, dass deren Herstellung eigentlich eine sehr aufwändige Technologie erfordert und eine günstige Produktion nur bei einer hohen Stückzahl und bei einer standardisierten Technologie möglich ist, so Heiss. "Die Basis für Standardtechnologien ist die Verwendung von Silizium als Universalmaterial, das alle Wünsche erfüllen kann. Es gibt aber einiges, das Silizium aus physikalischen Gründen nicht leisten kann, z. B. bei Wellenlängen, die größer als ca. ein Mikrometer sind, effektiv absorbieren." Das ist auch der Grund, warum Standard-Silizium als aktives Material für Infrarotkameras, die bei längeren Wellenlängen arbeiten, ausscheidet, erklärt Heiss. Daher müssen andere Halbleiter verwendet werden, wie InGaAs. Die Herstellung von InGaAs-Bauteilen ist genauso aufwändig wie die Fertigung von Silizium-Bauteile. Da InGaAs-Bauteile aber weder Standard sind noch in hoher Stückzahl produziert werden, sind sie sehr teuer.

Einfachere Technologie

Um diese Misere zu umgehen, arbeiteten die Forscher und Forscherinnen daran, Bauteile mit einer sehr viel einfacheren Technologie zu entwickeln. "Dieser Weg wurde zum Beispiel von Siemens eingeschlagen um Photodetektoren herzustellen, die als photosensitives Material ein halbleitendes Polymer verwenden. Der Vorteil ist dabei der, dass das Polymer in flüssiger Form vorliegt. Es wird dann auf ein vorgefertigtes Standardbauteil aufgetragen, dann werden Metall-Kontakte aufgedampft und fertig ist das Bauteil", erklärt Wolfgang Heiss. Dieses Konzept wurde vom Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik in Linz erweitert um den sensitiven Bereich der Photodioden weiter in das Infrarote zu verschieben. Heiss: "Dazu wurde in das Polymer eine weitere Lösung eingemischt, diese Lösung enthält die von uns entwickelten Halbleiter-Nanokristalle. Ansonsten bleibt der ganze Prozess gleich und bleibt somit auch kostengünstig. "

Es werden somit die guten Eigenschaften von zwei Materialen genutzt, von halbleitenden Polymeren sowie von Nanokristallen aus nichtorganischen Materialen. Mit Hilfe dieses Hybrid-Bauelements kann Infrarot-Strahlung im Bereich von einem bis zwei Mikrometer aufgenommen werden. Und das bei niedrigen Kosten. (beaha, derStandard.at, 20.5.2009)