A highly stable, nanotube-enhanced, CMOS-MEMS thermal emitter for mid-IR gas sensing.
A highly stable, nanotube-enhanced, CMOS-MEMS thermal emitter for mid-IR gas sensing.
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用于中红外气体传感的高稳定性、纳米管增强型CMOS MEMS热发射器。
DOI：
10.1038/s41598-021-02121-5
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发表时间：
2021-11-25
影响因子：
4.6
通讯作者：
Udrea F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Popa D;Hopper R;Ali SZ;Cole MT;Fan Y;Veigang-Radulescu VP;Chikkaraddy R;Nallala J;Xing Y;Alexander-Webber J;Hofmann S;De Luca A;Gardner JW;Udrea F
在许多社会经济和工业因素的推动下，气体传感器市场正在快速增长。中红外（MIR）气体传感器为医疗保健、智能家居和汽车行业中越来越多的传感应用提供卓越的性能。获得低成本、小型化、节能的光源对于MIR传感器的单片集成至关重要。在这里，我们提出了一种片上宽带热MIR源制作的互补金属氧化物半导体（CMOS）微热板与电介质封装的碳纳米管（CNT）黑体层相结合。微热板在制造期间用作微反应器以促进CNT层的高温（>700 ℃）生长，并且还用于生长后的热退火。我们证明，第一次，在空气中的设备与电介质封装的CNT层在加热器温度高于600 ℃，稳定的扩展操作。演示的设备在整个MIR光谱中表现出几乎统一的发射率，为物联网的低成本，高度集成的MIR光谱提供了理想的解决方案。
The gas sensor market is growing fast, driven by many socioeconomic and industrial factors. Mid-infrared (MIR) gas sensors offer excellent performance for an increasing number of sensing applications in healthcare, smart homes, and the automotive sector. Having access to low-cost, miniaturized, energy efficient light sources is of critical importance for the monolithic integration of MIR sensors. Here, we present an on-chip broadband thermal MIR source fabricated by combining a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) micro-hotplate with a dielectric-encapsulated carbon nanotube (CNT) blackbody layer. The micro-hotplate was used during fabrication as a micro-reactor to facilitate high temperature (>700 C) growth of the CNT layer and also for post-growth thermal annealing. We demonstrate, for the first time, stable extended operation in air of devices with a dielectric-encapsulated CNT layer at heater temperatures above 600 C. The demonstrated devices exhibit almost unitary emissivity across the entire MIR spectrum, offering an ideal solution for low-cost, highly-integrated MIR spectroscopy for the Internet of Things.
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影响因子：
3.2
作者：
Singh, Dilip K.;Iyer, Parameswar K.;Giri, P. K.
通讯作者：
Giri, P. K.
影响因子：
1.6
作者：
Nasiri, Ardalan;Ang, Simon
通讯作者：
Ang, Simon
影响因子：
4.3
作者：
Ali, Syed Zeeshan;De Luca, Andrea;Udrea, Florin
通讯作者：
Udrea, Florin
影响因子：
3.5
作者：
Santra, Sumita;Ali, Syed Z.;Udrea, Florin
通讯作者：
Udrea, Florin
DOI：
10.1073/pnas.0900155106
发表时间：
2009-04-14
影响因子：
11.1
作者：
Mizuno, Kohei;Ishii, Juntaro;Hata, Kenji
通讯作者：
Hata, Kenji