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Der infrarote (IR) Spektralbereich ist Träger zahlreicher Informationen. So können beispielsweise kontaktlos Temperaturen oder die Konzentrationen verschiedener Gase anhand der erfassten Bestrahlungsstärke bestimmt werden. Im speziellen Fall der Gassensoren, sind dabei als Referenz oft mehrere Detektoren mit verschiedenen, spektral eingegrenzten Empfindlichkeiten erforderlich, um beispielsweise Umgebungslicht und Veränderungen im Sensorsystem kompensieren zu können. Die Zahl der notwendigen Messkanäle skaliert dabei mit der Komplexität des zu analysierenden Gasgemischs.
Im Stand der Technik werden dafür mehrere Detektionskanäle üblicherweise durch Parallelisierung mehrerer Einzelkanäle erreicht – d.h. statt eines IR-Detektorchips mit darüber montiertem optischem Filter werden hybrid mehrere Einzelchips und Filter montiert und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Dieses Vorgehen ist technisch anspruchsvoll, benötigt verhältnismäßig großen Bauraum und verursacht hohe Kosten. Hier können Thermopile-Arrays Vorteile generieren, bei denen mehrere Messkanäle im selben Chip untergebracht sind. Von besonderem Vorteil bezüglich Kompaktheit und Kosten ist es dabei, die sensitiven Pixel eines solchen Arrays auf ein und derselben Sensormembran unterzubringen. Die einzelnen Thermopile-Segmente, welche mit einem Spannungssignal auf Temperaturunterschiede reagieren, müssen dazu jedoch thermisch voneinander isoliert werden, um ein Übersprechen der Kanäle zu verhindern. Im Projekt „TPA“ wurden dazu die erforderlichen Technologien entwickelt, mit denen die nur wenige Mikrometer dünnen aufgespannten Sensormembranen durch Trenngräben nahezu vollständig voneinander getrennt werden können. Die Thermische Leitung zwischen den Kanälen wird damit fast vollständig unterdrückt. Trotz der fragilen Strukturen konnte eine serientaugliche Prozesskette mit hervorragender Ausbeute entwickelt werden. Im Rahmen des Projektes wurden erste Demonstratoren eines 4-Kanal-Sensors entwickelt und bewertet. Die Technologie ermöglicht aber auch andere Bauformen mit noch deutlich mehr Kanälen. In weiteren Anschlussvorhaben wird aktuell nach Lösungen geforscht, wie auch die individuellen spektralen Empfindlichkeiten der einzelnen Kanäle direkt auf dem Chip eingestellt werden können, um so in Zukunft auch die bisher hybrid montierten optischen Filter ersetzen zu können.