Während Sensoren zur Überwachung der unteren Explosionsgrenze (UEG) existieren, ist für eine proaktive Sicherheit die frühzeitige Detektion von Leckagen bereits im Spurenbereich (ppm) entscheidend. Ein Sensor, der Wasserstoffkonzentrationen weit unterhalb der UEG zuverlässig nachweisen kann, ermöglicht es, Undichtigkeiten zu lokalisieren und zu beheben, bevor signifikante Mengen Wasserstoff austreten und sich gefährliche Situationen entwickeln können. Solche hochempfindlichen Sensoren sind daher ein unverzichtbares Werkzeug für die regelmäßige Inspektion und Überwachung von Pipelines, Flanschen, Ventilen und Speichern. Das neu geförderte Vorhaben im CiS Forschungsinstitut zielt auf die Entwicklung, Herstellung und umfassende Charakterisierung eines neuartigen, hochempfindlichen Wasserstoffsensors auf Basis einer Palladium-Silizium (Pd/Si) Schottky-Diode. Hierbei wird die starke Abhängigkeit der Schottky-Barrierenhöhe von der geringen Wasserstoffkonzentration im Palladium (α-Phase) ausgenutzt. Der Sensor soll im energieeffizienten Sperrstrommodus arbeiten. Ein vereinfachter Herstellungsprozesses auf Si(100)-Substraten mit thermischer Oxidpassivierung sowie eine integrierte, kostengünstige Heizstruktur aus einem etablierten Widerstandsmaterial (z.B. Nickel-Chrom) sollen zur schnellen thermischen Desorption und Rückstellung des Sensors beitragen.
Unterstützt wird das Projekt durch das im Investprojekt „TechWB“ bewilligten Waferinspektionssystem, welches mit seiner hochpräzisen Defektanalyse im Submikrometerbereich die notwendige technologische Basis für die fehlerfreie Fertigung dieser hochempfindlichen Sensoren bietet.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden im Forschungsprojekt „Entwicklung eines hochempfindlichen Wasserstoffsensors auf Basis einer Palladium-Silizium-Schottky-Diode mit integrierter thermischer Rückstellung für den α-Phasen-Betrieb“ (Pash-Sense) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.
FKZ: 49VF123456
