Molecular beam epitaxy growth of InP/InGaAs structures for short wavelength infrared photodetectors
InP/InGaAs yapılarının kısa dalgaboyu kızılötesi fotodedektörler için moleküler ışın epitaksisi tekniği ile büyütülmesi
- Tez No: 368772
- 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: 2014
- 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: 132
Özet
İndiyum galyum arsenit (InxGa1-xAs), ~1.7 µm kesim dalgaboyu ile Kısa Dalga Boyu Kızılötesi (SWIR) bandında gerçekleştirilen fotodedektör uygulamaları için uygun bir bileşik yarıiletken malzemedir. Bu tez çalışmasında InxGa1-xAs bileşiği (x~0.53) indiyum fosfür (InP (001)) taban üzerine örgü uyumlu olarak moleküler ışın epitaksisi (MBE) yöntemiyle büyütülmüştür. Büyütülen In0.53Ga0.47As katmanlarında 1.96E15 cm-3 kadar düşük istemsiz katkılama seviyeleri elde edilmiştir. X-ray kırınım ölçümlerinde gözlenen maksimum yoğunluğun yarısında ölçülen tepe genişliği değerleri malzemenin yüksek kristal kalitesini yansıtacak şekilde 45 arcsec kadar düşüktür. n+-InP/In0.53Ga0.47As/p+InP ve n+-InP/In0.53Ga0.47As/p+-In0.52Al0.48As katmanlarına sahip aygıt yapıları büyütülmüş ve yapısal karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Optimizasyonu yapılmamış fabrikasyon süreçleriyle, elektriksel ve optik karakterizasyon için geniş alanlı (200x200 ve 300x300 µm2) mesalara sahip test dedektörleri üretilmiştir. Test dedektörü karakterizasyonu ile malzemenin aygıt performansının ön değerlendirilmesinin yapılması amaçlanmıştır. Test dedektörlerinin tepe tepkisellik değeri 100 mV ters eğimleme gerilimi altında 1 A/W olarak ölçülmüştür. Bu değere karşılık gelen kuantum verimliliği kesim dalgaboyuna yakın bölgede %75'dir. Oda sıcaklığındaki test dedektörlerinin düşük ters eğimleme gerilimlerindeki karanlık akımının jenerasyon-rekombinasyon mekanizmasıyla belirlendiği tespit edilmiştir. Optimizasyonu yapılmamış fabrikasyon süreçleriyle üretilmiş olan, ~1.7 µm kesim dalgaboyuna sahip test dedektörlerinin karanlık akım yoğunluğu 298 K sıcaklıkta (100 mV ters eğimleme gerilimi) 2.5 µA/cm2 olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Indium Gallium Arsenide (In0.53Ga0.47As) is a suitable compound semiconductor for photodetector applications in the Short Wavelength Infrared (SWIR) band with its ~1.7 µm cut-off wavelength. In this work, lattice-matched InxGa1-xAs compounds (x~0.53) were grown on InP (001) substrates by the molecular beam epitaxy (MBE) method. Unintentional doping level as low as 1.96E15 cm-3 was obtained in the In0.53Ga0.47As epilayers. The X-ray diffraction full width at half maximum values were as low as 45 arc-sec displaying the high crystal quality of the epilayers. The device structures with the epilayers of n+-InP/In0.53Ga0.47As/p+InP and n+-InP/In0.53Ga0.47As/p+-In0.52Al0.48As were grown, and their structural characterization was conducted. Test detectors with large area mesas (200x200 and 300x300 µm2) were fabricated with a non-optimized fabrication process for electrical and optical characterization. The aim of the characterization of the test detectors was to determine the material's preliminary device performance. The peak responsivity of the test detectors was 1 A/W at room temperature under 100 mV reverse bias. The corresponding quantum efficiency near the cut off wavelength is 75%. The dark current of the test detectors under small reverse bias was dominated by the generation-recombination mechanism at room temperature. The dark current density of the test detectors with ~1.7 µm cut-off wavelength at 298 K (100 mV reverse bias) was 2.5 µA/cm2 with a fabrication process which has not been optimized yet.
Benzer Tezler
- High performance focal plane array technologies from short to long wavelength infrared bands
Kısadan uzun dalga boyu kızılötesi bandına kadar yüksek performanslı odak düzlem dizini teknolojileri
YETKİN ARSLAN
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Identification and characterization of traps in InGaAs short wavelength infrared photodetectors by deep level transient spectroscopy
InGaAs kısa dalgaboyu kızılötesi fotodedektörlerdeki tuzakların derin seviye geçici spektroskopi yöntemiyle belirlenmesi ve karakterizasyonu
NARDIN AVISHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- InP tabanlı kuantum kuyulu kızılötesi dedektör dizinlerinin fabrikasyonu ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of InP based quantum well infrared detector arrays
TOLGA YELBOĞA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. RECAİ ELLİALTIOĞLU
- IngGaAs kızılötesi fotodedektör üretimi ve karakterizasyonu
The fabrication and characterization of InGaAs infrared photodetector
TARIK ASAR
Doktora
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ÖZÇELİK
- 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
SELÇUK ÖZER
Doktora
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF.DR. CENGİZ BEŞİKCİ