Molecular beam epitaxy growth and characterization of mercury cadmium telluride epilayers for infrared detector applications
Kızılötesi uygulamalar için cıva kadmiyum tellür epikatmanlarının moleküler ışın epitaksisi yöntemi ile büyütülmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 285610
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ, PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Cıva Kadmiyum Tellür (Hg1-xCdxTe) kızılötesi algılama uygulamaları tarihinde en çok çalışılmış malzemedir. Gelişmekte olan yeni kristal büyütme teknikleriyle birlikte karmaşık ve daha iyi performansa sahip yapılar elde etmek mümkün olmuştur. Moleküler Işın Epitaksisi (MBE), arayüzler üzerinde çok hassas kontrol sunarak aşırı keskin eklemler ve gelişmiş hetero-yapılar büyütülmesine olanak veren bir metottur. Öte yandan iyi kristal kalitesine sahip HgCdTe malzemesinin MBE ile büyütülmesi çok dar olan büyütme penceresi yüzünden kolay değildir. Buna ek olarak, p-tipi katkılama da sorunludur.Bu tez HgCdTe epikatmanlarının örgü uyumlu (lattice matched) Kadmiyum Çinko Tellür (Cd1-yZnyTe) tabanlar üzerine büyütülmesi ve karakterizasyonu üzerine yoğunlaşmaktadır. HgCdTe malzemesinin MBE ile büyütülmesinin ilginç özellikleri detaylı bir biçimde tartışılmaktadır. In-situ n-tipi ve p-tipi katkılama ve p-tipi katkılama aktivasyonu çalışmaları da tartışılmaktadır.Farklı tür tabanlar üzerine büyütülmüş epikatmanlardan fabrike edilmiş test dedektörleri karakterize edilmiştir. Karanlık akım modellemesi aracılığıyla, CdZnTe tabanlar üzerine MBE ve Silisyum (Si) tabanlar üzerine metal-organik kimyasal buhar biriktirmesi (MOCVD) ile büyütülmüş HgCdTe'den fabrike edilen fotodiyotların karşılaştırılması sunulmaktadır.Yapılan optik ve elektriksel ölçümler üretilen fotodiyotların fazlasıyla tatmin edici performanslara sahip olduğunu göstermektedir. Testler sonucunda 30µm peryoda sahip dedektörlerin f/0 optikler ile yapılan ölçümlerde sahip olduğu tepe algısallığı (detectivity) 3 x 1010 cmHz½/W, tepe tepkiselliği ise %85 kuantum verimliliği ile 6 A/W olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Mercury Cadmium Telluride (Hg1-xCdxTe) is the material that has received the most attention throughout the history for infrared sensing applications. With the advancement of the new growth techniques, it is possible to grow complex and better performing structures. Molecular Beam Epitaxy (MBE) is one such technique that allows very precise control over interfaces allowing abrupt junctions as well as sophisticated heterostructures. On the other hand, MBE growth of HgCdTe of high structural quality is not an easy task due to the very narrow growth temperature window required. In addition, p-type doping is also problematic.This thesis focuses on the MBE growth and characterization of HgCdTe epilayers grown on lattice matched Cadmium Zinc Telluride (Cd1-yZnyTe) substrates. Peculiarities of the MBE growth of HgCdTe is presented and discussed in detail. The work on in-situ n-type and p-type doping and annealing for p-type dopant activation are also discussed.Characterization is performed on test detectors fabricated from epilayers grown on differing substrates. Comparison of test detector performance of photodiodes fabricated from HgCdTe grown on CdZnTe by MBE and grown on Si by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) via dark current modeling is presented.The satisfactory performance of photodiodes is demonstrated by optical and electrical measurements. These tests with f/0 optics have revealed that the detectors exhibit a peak detectivity of ~3 x 1010 cmHz½/W, and a peak responsivity of 6 A/W with a quantum efficiency of 85% in a 30µm pitch detector with a cut-off wavelength of 10.1µm.
Benzer Tezler
- Molecular beam epitaxial growth and characterization of extended short wavelength infrared mercury cadmium telluride detectors
Uzatılmış kısa dalga boyu kızılötesi cıva kadmiyum tellür dedektörlerin moleküler ışın epitaksisi ile büyütülmesi ve karakterizasyonu
EMRAH ŞAŞMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Nanoscale surface finishing studies and characterizations of cadmium zinc telluride crystals
Kadmiyum çinko tellür kristellerinin nano düzeyde yüzey hazırlama çalışmaları ve karakterizasyonu
MERVE PINAR KABUKCUOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Characterization of molecular beam epitaxially grown CDTE layers over gaas by spectroscopic ellipsometry
Moleküler demet epitaksi ile gaas üzerine büyütülen CDTE katmanlarının spektroskopik elipsometri ile karakterizasyonu
MERVE GÜNNAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF SELAMET
- Bulk growth and characterization of cadmium zinc telluride crystals for mercury cadmium telluride infrared detector applications
Civa kadmiyum tellür kızılötesi dedektör uygulamaları için kadmiyum çinko tellür kristallerinin hacimsel büyütülmesi ve karakterizasyonu
HASAN YASİN ERGUNT
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Molecular beam epitaxy growth and characterization of CdTe heterostructures on GaAs– effect of interface, growth and annealing conditions to crystal quality
CdTe hetero-yapılarının GaAs üzerine moleküler demet epitaksi ile büyütülmesi ve karakterizasyonu – arayüz, büyütme ve tavlama koşullarının kristal kalitesine etkisi
OZAN ARI
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK
PROF. DR. SIVALINGAM SIVANANTHAN