Een goede neus voor problemen

Ammoniakgas - het is zowel zeer giftig als corrosief, en toch wordt het vaak gebruikt in de industrie of in de intensieve veehouderij. Om de risico's van ammoniaklekken te beperken, gaat Paddy French samen met Lina Sarro en Sten Vollebregt kleinere, robuustere en uiteindelijk beter betaalbare ammoniaksensoren maken. Het OTP-programma van NWO heeft hun onderzoek gefinancierd naar een volledig geïntegreerde sensor op één chip die twee poreuze siliciumcarbidestructuren bevat voor het detecteren van ammoniak en luchtvochtigheid, allemaal in één enkele laag en één etsstap.

Siliciumcarbide (SiC), bekend om zijn uitzonderlijke sterkte en duurzaamheid, is het ideale materiaal voor een sensorchip in veeleisende omgevingen. Bijvoorbeeld bij het meten van de aanwezigheid van ammoniak, dat zeer corrosief is. Door dit ongelooflijk sterke chipmateriaal te combineren met standaard CMOS-technologie en een nabewerkingsstap, kunnen de SiC-structuren naadloos worden geïntegreerd in de chip, wat resulteert in een compact, kosteneffectief en zeer robuust sensorapparaat.

Vergeleken met normaal silicium zijn er nog veel praktische beperkingen voor SiC-chips. Het onderzoeksgeld is bedoeld om de ontwikkeling van de afzetting en poreuze structuur van de sensorchip te ondersteunen, waarbij de nadruk ligt op het begrijpen en optimaliseren van de poreuze siliciumcarbidestructuren. Door dieper in te gaan op de fijne kneepjes van de poreuze structuur en het formatieproces proberen onderzoekers de gevoeligheid en nauwkeurigheid van de sensor voor het detecteren van doelstoffen te verfijnen.

De potentiële impact van deze sensorchip reikt verder dan industriële en agrarische settings, met toepassingen in transportsectoren zoals scheepvaart, vrachtwagens en dieseltreinen, maar ook in waterstofproductie met elektrolysers. Het vermogen van de sensor om ammoniak- en luchtvochtigheidsniveaus nauwkeurig te detecteren opent mogelijkheden voor verbeterde veiligheidsmaatregelen en milieubewaking op verschillende gebieden.

De ontwikkeling van de sensorchip is een gezamenlijke inspanning van onderzoekers, industriële partners en potentiële eindgebruikers om de technologie aan te passen aan specifieke behoeften. Het doel is om een gebruikersgerichte oplossing te creëren die niet alleen de detectiemogelijkheden verbetert, maar ook een lange levensduur en kostenefficiëntie biedt in vergelijking met bestaande sensortechnologieën.