InSb and InAsSb infrared photodiodes on alternative substrates and InP/InGaAs quantum well infrared photodetectors: Pixel and focal plane array performance
Alternatif tabanlar üzerinde InSb ve InAsSb kızılötesi fotodiyotlar ve InP/InGaAs kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörler: Piksel ve odak düzlem matrisi performansı
- Tez No: 167439
- Danışmanlar: PROF.DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 229
Özet
oz ALTERNATİF TABANLAR ÜZERİNDE InSb VE InAsSb KIZILÖTESİ FOTODİYOTLAR VE InP/InGaAs KUANTUM KUYULU KIZILÖTESİ FOTODEDEKTÖRLER: PİKSEL VE ODAK DÜZLEM MATRİSİ PERFORMANSI ÖZER, Selçuk. Doktora, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Cengiz BEŞÎKCİ Mayıs 2005, 213 sayfa InAsxSbı.x (İndiyum Arsenik Antimon) düşük maliyetli, geniş formatlı odak düzlem matrisleri (ODM) için GaAs veya Si tabanlar üzerinde yüksek kalitede büyütülmesi mühim olan önemli bir düşük bant aralıklı yarı-iletkendir. Olgun yarıiletkenler üzerine kurulu kuvantum kuyulu kızılötesi fotodedektör (KKKF) teknolojisi de bu konuda ümit vericidir. AlGaAs/GaAs malzemesi KKKF' ler için standart bir malzemedir fakat daha iyi performans gösterecek alternatif malzemelerin araştırılması gerekmektedir. Bu tez, alternatif tabanlar üzerine moleküler ışın epitaksisi ile büyütülmüş orta dalgaboylu kızılötesi InAsxSbı.x fotodiyotlar ile uzun dalga boylu InP/InGaAs KKKF 'ler üzerindeki detaylı çalışmaları içermektedir. VIÇalışmanın ilk kısmında, Si ve GaAs tabanlar üzerine büyütülmüş InSb ve InAso.8Sbo.2 fotodiyotlar, büyük miktardaki örgü uyumsuzuluğundan kaynaklanan performans sınırlayıcı mekanizmaların tesbiti amacıyla incelenmiştir. InAso.8Sbo.2/GaAs fotodiyotlann 77 K ve 240 K sıcaklıklarda sahip olduğu dedektivite değerleri sırasıyla 1.4x1 010 ve 7.5x1 08 cmHz/2AV olarak ölçülmüştür ve bu sonuç alaşımın soğutmalı ve yaklaşık oda sıcaklığında çalışan dedektörler için ümit verici olduğunu göstermektedir. Orta derecelerdeki ters eğilimleme durumunda, 80 K sıcaklıkta RoA çarpımını etkileyen mekanizmanın tuzak yardımlı tünelleme mekanizması olduğu tesbit edilmiştir ve bu mekanizma aynı zamanda l/f gürültüsünü de önemli bir miktarda arttırmaktadır. InSb/Si fotodiyotlar, büyük miktarlardaki örgü uyumsuzluğuna rağmen 77 K sıcaklıkta ~lxl O10 cmHz1/2/W gibi yüksek bir tepe dedektivite değeri ve kabul edilebilir kuvantum verimliliği vermektedir. Dedektörlerin 80 K sıcaklıktaki RoA çarpımı, düşük aktivasyon enerjili (25 meV) ohmik kaçak mekanizması tarafından sınırlanmaktadır, l/f gürültüsünün gözlenen eğilim ve sıcaklık bağımlılığı, Kleinpenning'in taşınırlık dalgalanma modelini doğrulamaktadır. Çalışmanın ikinci kısmında InP/Ino.53Gao.47As KKKF'ler ve bildiğimiz kadarıyla şimdiye kadar rapor edilen en büyük InP/InGaAs KKKF ODM formatı olan 640x512 formatmda ODM'ler incelenmektedir. InP/InGaAs KKKF'ler -3 V eğilimleme altında 0.46 kadar yüksek kuvantum verimliliği-kazanç çarpımı vermektedir. Bu dedektörler, 70 K sıcaklıkta ve f/2 açıklık ile ~3 V eğilimlemeye kadar arkaplan sınırlı performans göstermektedir ve bu eğilimlemedeki tepe tepkisellik (2.9 A/W), benzer izgesel cevaba sahip Alo.27sGao.725As/GaAs KKKF'lerinkinden 10 kat daha fazladır. Sonuçlar InP/InGaAs KKKF'lerdeki çarpışma iyonizasyonunun, ortalama elektrik alan 25 kV/cm değere ulaşıncaya kadar başlamadığını ve dedektivitenin orta dereceli eğilimlemede yüksek kaldığını göstermektedir. vıı
Özet (Çeviri)
ABSTRACT InSb AND InAsSb INFRARED PHOTODIODES ON ALTERNATIVE SUBSTRATES AND InP/InGaAs QUANTUM WELL INFRARED PHOTODETECTORS: PIXEL AND FOCAL PLANE ARRAY PERFORMANCE ÖZER, Selçuk Ph.D., Department of Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Prof. Dr. Cengiz BEŞİKÇİ May 2005, 213 pages InAsxSbi.x (Indium Arsenide Antimonide) is an important low bandgap semiconductor whose high quality growth on GaAs or Si substrates is indispensible for low cost, large format infrared focal plane arrays (FPAs). Quantum well infrared photodetector (QWIP) technology, relying on mature semiconductors, is also promising for the above purpose. While AlGaAs/GaAs has been the standard material system for QWIPs, the search for alternative materials is needed for better performance. This thesis reports a detailed investigation of molecular beam epitaxy grown mid-wavelength infrared InAsxSbi.x photodiodes on alternative substrates, and long wavelength infrared InP/InGaAs QWIPs. IVIn the first part of the study, InSb and InAso.8Sbo.2 photodiodes grown on Si and GaAs substrates are investigated to reveal the performance degrading mechanisms due to large lattice mismatch. InAso.8Sbo.2/GaAs photodiodes yield peak detectivities of 1.4xl010 and 7.5x1 08 cmHz'/7W at 77 K and 240 K, respectively, showing that the alloy is promising for both cooled and near room temperature detectors. Under moderate reverse bias, 80 K R
Benzer Tezler
- Kızılötesi dedektör uygulamaları için ınassb ve gaınassb bileşiklerinin gaas alttaş üzerine mbe tekniği ile büyütülmesi
Growth of inassb and gainassb compounds on gaas substrate by mbe technique for infrared detector applicatons
MEHMET ERKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR SERİNCAN
- The electronic band structure of III (In, Al, Ga)-V (N,As, Sb) compounds and ternary alloys
III (In, Al, Ga)-V (N, As, Sb) bileşik ve üçlü alaşımlarının elektronik band yapıları
REZEK MOHAMMAD
Doktora
İngilizce
2005
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF.DR. ŞENAY KATIRCIOĞLU
- Tuning the thermoelectric properties of skutterudite phase (CoSb3) by melt-centrifugation & incorporation of InSb and carbon-coated nano boron
Eriyik-santrifüj tekniği ve InSb ve karbon-kaplı nano bor katkısı ile skutterudite fazının (CoSb3) termoelektrik özelliklerinin optimizasyonu
İLAYDA TERZİ
- Performance assesment of indium antimonide photodetectors on silicon substrates
Silisyum taban üzerinde indiyum antimon fotodedektörlerinin performans değerlendirmesi
ÜMİD TÜMKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. CENGİZ BEŞİKÇİ
PROF.DR. İBRAHİM GÜNAL
- Modelling of novel bismide alloys for optoelectronic devices
Optoelektronik cihazlar için bizmut alaşımlarının modellenmesi
NURETTİN GÖKDENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEŞİRE GÖNÜL
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER LÜTFİ ÜNSAL