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Ferroelectricidad: 100 años y muy viva y coleando. Este fenómeno ha sido investigado y utilizado hasta la actualidad.

La ciencia vive de personas ambiciosas e inquisitivas. El progreso sería inconcebible sin ellos. En el campo de las tecnologías infrarrojas, los investigadores y desarrolladores de InfraTec hacen una contribución decisiva al desarrollo avanzado de detectores piroeléctricos con sus ideas y experiencia visionarias.

El fenómeno de la ferroelectricidad.

Hace 100 años, Joseph Valasek descubrió el fenómeno de la ferroelectricidad en el tartrato de potasio-sodio-tetrahidrato, también conocido como sal de Rochelle o Seignette. Inicialmente observó curvas de histéresis de la polarización dieléctrica bajo la influencia de un campo eléctrico. Valasek formuló que el “desplazamiento dieléctrico D, el campo eléctrico E y la polarización se comportan de forma análoga a los valores magnéticos B, H e I”. Las características piezoeléctricas y piroeléctricas se habían investigado en cristales como la turmalina y el cuarzo mucho antes de Valasek. Siguió estas investigaciones y abrió el camino a la exploración de cristales ferroeléctricos. Estos pueden, como los cristales piroeléctricos, exhibir una polarización “natural”, sin embargo, la polaridad puede invertirse mediante un campo eléctrico. Durante los años siguientes se encontraron más ferroeléctricos que se aplicaron rápidamente en transductores ultrasónicos como resultado de sus características excepcionales. Hoy en día, los ferroeléctricos se pueden encontrar en muchos dispositivos cotidianos, por ejemplo, como memorias no volátiles en sistemas electrónicos, como piezoelementos en altavoces y encendedores y también como detectores piroeléctricos en sensores de gas y llama.

La revista científica APL Materials dedicó una edición especial “100 años de ferroelectricidad – una celebración” al descubrimiento de la ferroelectricidad. El Dr. Neumann y otros dos expertos del departamento de investigación y desarrollo de InfraTec GmbH Infrarotsensorik und Messtechnik han participado en esta edición especial con el artículo especializado „ Ventajas y limitaciones de los monocristales PIN – PMN – PT dopados con Mn en detectores piroeléctricos“. Aunque tantalato de litio es el material habitual para los detectores InfraTec, se están investigando más materiales piroeléctricos con el objetivo de mejorar el rendimiento y producir de forma más rentable y también con una alta seguridad del proceso. La publicación compara monocristales y monocristales de tantalato de litio sobre la base de niobato de plomo-magnesio como materiales en detectores piroeléctricos. Además de los ferroeléctricos relajantes basados ​​en niobato de plomo-indio – niobato de plomo-magnesio – titanato de plomo (PIN-PMN-PT), el equipo también investigó sobre compuestos del polímero ferroeléctrico PVDF y películas delgadas PZT.

Siempre un paso por delante

El efecto piroeléctrico es la base de los detectores infrarrojos de InfraTec y un amplio campo para la investigación continua de materiales piroeléctricos y tecnologías de procesamiento. Una persona, que siempre ha estado involucrada en el desarrollo y la optimización posteriores, es el Dr. Norbert Neumann. Junto con el Dr. Matthias Heinze y el Dr. Matthias Krauß, fundó InfraTec GmbH Infrarotsensorik y Messtechnik en 1991 y se convirtió en Jefe de Desarrollo en la división de tecnología de sensores algún tiempo después. A principios de la década de 2000, él y su equipo desarrollaron una nueva clase de detectores piroeléctricos con amplificador de transimpedancia integrado para funcionamiento en corriente, por ejemplo, el LME-336 (canal único) y el LMM-244 (4 canales), seguido de la generación de detectores sintonizables (microespectrómetros), que están equipados con el filtro Fabry-Pérot que ha recibido numerosos premios. Una solución patentada para la instalación de los elementos piroeléctricos, que arma el detector contra vibraciones o choques mecánicos, también salió de los laboratorios de investigación de InfraTec en los últimos años como la serie LME o LMM.

El desarrollo de tecnologías nuevas y estables para el procesamiento de las obleas de LiTaO 3 , por ejemplo, para la aplicación de las capas de absorción y electrodo, ha sido acompañado por el departamento de desarrollo de sensores desde el comienzo de la producción. Los sistemas de medición automática con los que se miden la sensibilidad y los soplos de los detectores son un requisito previo esencial y un componente fundamental de nuestra filosofía de calidad. Ningún detector sale de los talleres de producción de InfraTec sin realizar pruebas electro-ópticas del producto.

¿Los investigadores siguen sus visiones lejos de la realidad? ¡No el Dr. Neumann! Las intenciones del desarrollo avanzado de materiales ferroeléctricos incluyeron investigaciones cada vez más extensas sobre la viabilidad y los riesgos de la producción en serie junto con el entusiasmo técnico. Esto sentó las bases para un laboratorio de desarrollo bien equipado, que está disponible para los ingenieros de desarrollo, gestión de productos y tecnología, e incluso es utilizado por nuestros clientes para soporte de aplicaciones. El Dr. Neumann también ha invertido en la generación científica más joven y puede mirar hacia atrás en la tutoría de 15 tesis y dos disertaciones.

Investigación y desarrollo para más potencia

Durante los últimos 30 años ha surgido un extraordinario departamento de desarrollo en la división de sensores, no solo por su tamaño para una empresa mediana y la experiencia acumulada, sino también porque el Dr. Norbert Neumann siempre ha practicado un estilo de gestión colegiado. “Todo lo que hemos logrado en la división de sensores lo hemos logrado nosotros como equipo y porque todos han cumplido con sus funciones con dedicación”, afirmó el ex jefe de desarrollo. Después de 20 años de cooperación sobresaliente y exitosa, el Dr. Martin Ebermann asumirá la división de desarrollo avanzado e investigación de materiales. Norbert Neumann continuará sus actividades como asesor de InfraTec y continuará con su supervisión del Proyecto Polar, con el objetivo del desarrollo de un sistema completamente compatible con CMOS. sensor piroeléctrico a base de óxido de hafnio. Además, acompañará la calificación de un esquema interno de cultivo de cristales DLaTGS en estado de serie.

www.infratec.eu