High performance short wavelength infrared focal plane arrays
Yüksek performanslı kısa dalgaboyu kızılötesi odak düzlem dizinleri
- Tez No: 463583
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Kısa Dalga Boyu Kızılötesi (SWIR) bandı gece görüşü, spektroskopi, hiperspektral görüntüleme gibi birçok uygulama için önemlidir. Indiyum galyum arsenit (InxGa1 xAs) SWIR fotodedektörler için uygun bir malzemedir. Bu tez çalışması, p şapka katmanı olarak InP kullanan geleneksel In0.53Ga0.47As dedektörlere alternatif olarak In0.53Ga0.47As emici katmanı ve Al0.52In0.48As p şapka katmanına sahip 15 µm pixel adımlı geniş formatlı (640x512) odak düzlem dizini (ODD) piksellerinin karakteristiklerinin araştırılmasına odaklanmıştır. ODD pikselleri geleneksel planar tipi piksellerle karşılaştırma olanağı sağlamak için mesa yapısında üretilmiştir. ODD piksellerinin karanlık akım yoğunluğu 290 K sıcaklıkta 96 µA/cm2 olarak ölçülmüştür. Baskın karanlık akım bileşenini belirlemek için difüzyon, jenerasyon-rekombinasyon (J-R) ve şant akımlarını içeren bir model benimsenmiştir. Karanlık akım modellemesi sonuçları geniş alanlı (≥ 75x75 µm2) piksellerin piksel boyutundan bağımsız karanlık akım yoğunluğuna sahip olduğunu ve karanlık akımda hacimsel J-R akımın baskın olduğunu sergilemektedir. Karanlık akımın J-R bileşeninden elde edilen tuzak seviyesi intrinsik seviyeden (Ei) 0.17 eV uzakta olan bir aktivasyon enerjisi vermekte olup, bu sonuç Derin Seviye Tranzient Spektroskopi (DLTS) karakterizasyon sonuçları ile uyumludur. Bununla birlikte, piksel adımı 15 µm'ye düşürüldüğünde yüzey ilişkili J-R bileşeni baskın karanlık akım birleşeni olmaktadır. Dolayısıyla, ODD piksel performansını artırmak için yukarıda bahsedilen tuzak yoğunluğunun azaltılması ve mesa yüzeyi pasivasyonunun iyileştirilmesi gereklidir.
Özet (Çeviri)
Short Wavelength Infrared (SWIR) band is desirable for many applications such as night vision, spectroscopy and hyperspectral imaging. Indium Gallium Arsenide (In0.53Ga0.47As) is a suitable material for SWIR photodetectors. This thesis focuses on the investigation of the pixel characteristics of a 15 µm pitch large format (640x512) focal plane array (FPA) with In0.53Ga0.47As absorber and Al0.52In0.48As p-type cap layers as an alternative to the conventional In0.53Ga0.47As detectors utilizing InP as the p-cap layer. The FPA pixels were fabricated in the mesa structure in order to provide a comparison to the conventional planar type pixel arrangement. The dark current density of the FPA pixels was measured as 96 µA/cm2 at 290 K. In order to determine the dominant dark current component, a model including diffusion, generation-recombination (G-R) and shunt currents is adopted. The results of fitting indicate that large area (≥ 75x75 µm2) pixels display bulk G-R dominated dark current behavior with the dark current density independent of the pixel dimensions. The trap characteristics extracted from fitting of G-R lifetime curve display an activation energy of 0.17 eV with respect to the intrinsic level (Ei), which is in reasonable agreement with the Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) characterization results. On the other hand, as pixel-pitch decreases to 15 µm, surface related G-R component becomes the dominant dark current component. Therefore, the above mentioned trap density should be decreased and the passivation of the mesa sidewalls should be improved in order to improve the mesa-type FPA pixel performance.
Benzer Tezler
- High performance near/short wavelength infrared megapixel InGaAs focal plane array fabrication development and new design proposals
Yüksek performans yakın/kısa dalga boyu kızılötesi megapiksel InGaAs odak düzlem dizinlerinin fabrikasyonunun geliştirilmesi ve yeni dizayn önerileri
UTKU KARACA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR KOCAMAN
- 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
- Single and dual band quantum well infrared photodetector focal plane arrays on InP substrates
InP taban üzerinde tek ve iki bantlı kuantum kuyulu kızıl ötesi fotodedektör odak düzlem matrisleri
SÜLEYMAN UMUT EKER
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Fabrication and characterization of InP based quantum well infrared photodetectors
InP temelli kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörlerin üretimi ve karakterizasyonu
GAMZE TORUNOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKÇİ
PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Optimization of III-V materials based short wavelength infrared photodetectors
III-V malzeme tabanlı kısa dalgaboyu kızılotesi fotodedektörlerin optimizasyonu
KÜBRA ÇIRÇIR
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR KOCAMAN