INTEGRACION HIBRIDA EN CHIP OPTICO DE SEMICONDUCTOR III-V Y SILICIO PARA UN SISTEMA DE IMAGEN HIPERESPECTRAL

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Muñoz Muñoz Pascual

El proyecto tiene como objetivo desarrollar un sistema fotónico, es decir, un generador de imágenes hiperespectrales, capaz de detectar y localizar fuentes de contaminación por metales pesados en el suelo con un circuito integrado fotónico de silicio portátil, miniaturizado y de baja potencia. En primer lugar, se fabricarán y caracterizarán dispositivos integrados pasivos que utilicen material de nitruro de silicio en el rango de comunicación óptica de banda C (1550 nm). En segundo lugar, se incorporarán un emisor y un detector con los componentes básicos pasivos siguiendo una tecnología de integración híbrida de nitruro de silicio/III-V y, por último, el sistema integrado híbrido formará un generador de imágenes hiperespectral utilizado como herramienta analítica para la determinación de metales pesados en contaminantes. suelos Los componentes del sistema se fabricarán en serie, siguiendo una línea compatible con CMOS para reducir los costes de fabricación y la contaminación. El dispositivo fotónico final superará el rendimiento de los generadores de imágenes hiperespectrales actuales que dependen de grandes equipos de sobremesa y/o el uso de elementos mecánicos para el análisis de la muestra. Gracias a su miniaturización, integración y bajo consumo, el sistema captará imágenes del suelo de unos pocos metros cuadrados in situ, y analizará el contenido de metales pesados por reflectometría gracias a su capacidad hiperespectral. El mapeo del área de interés permitirá la digitalización del contenido del suelo, la detección de áreas contaminadas y la identificación de fuentes/derrames de contaminación, lo cual es fundamental para una transición ecológica sostenible. Este ambicioso objetivo requerirá del esfuerzo conjunto de un equipo interdisciplinario, con alta experiencia en los diferentes aspectos de la propuesta y una buena estrategia de coordinación. Así, la UPV tiene la capacidad necesaria para diseñar e integrar componentes activos con circuitos fotónicos pasivos trabajando en la banda C de longitud de onda de comunicaciones (1550 nm); El grupo involucrado en IMB-CNM, GTQ, tiene el conocimiento y la tecnología necesarios para definir circuitos fotónicos y dispositivos sensores basados en procesamiento compatible con CMOS de silicio. Además, en relación con el objetivo de la propuesta, el grupo ha desarrollado el protocolo para la determinación electroquímica de iones de metales pesados en ambientes acuáticos mediante dispositivos integrados amperométricos. El GTQ tiene 30 años de experiencia en el desarrollo de dispositivos sensores, sistemas analíticos lab-on-a-chip para iones y moléculas y gestiona la plataforma de fotónica de silicio en IMB-CNM.