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
- Tez No: 515843
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR KOCAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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: 114
Özet
In0.53Ga0.47As sahip olduğu ~1.7 μm kesim dalga boyu ve daha düşük maliyetle Kısa Dalga Boyu Kızılötesi (SWIR) bandı görüntüleme için en uygun malzeme sistemi olarak gözükmektedir. Planar tipi yöntem yakın zamanda InGaAs fotodedektörlerde yüzey kaçak akımını azaltarak çok düşük karanlık akım (~ nA/cm2) seviyelerine ulaşılabileceğini gösterdi. Bu çalışmada, 15 ve 25 μm piksel adımına ve özgün piksel izolasyonuna sahip megapiksel ve geniş format InGaAs fotodedektör Odak Düzlem Dizinleri (ODD) için bir fabrikasyon prosedürü geliştirildi ve üretilen cihazlarda ~10 nA/cm2 seviyesinde karanlık akım yoğunluğu ve yaklaşık %100 içsel kuantum verimliliği seviyelerine ulaşıldı. Mesa tipi InGaAs fotodedektörler de iki üretim tipinin karşılaştırılması açısından geliştirildi. Fotodedektörler, InP alttaşın kaldırılmasıyla elektromanyetik spektrumun görünür ve Yakın Kızılötesi (NIR) bölgelerini algılayabilecek şekilde üretildi ve ters yonga paketlemesi ve alttaşın kaldırılmasının ardından, üretilen Odak Düzlem Dizinlerinde ~%99.5 piksel çalışma kapasitesine ulaşıldı. Bu çalışmaya ek olarak, özellikle mesa tipi fotodedektörlerdeki yüzey kaçak akımını engellemek amacıyla tamamen InGaAs malzemesine dayalı eşsiz nBn fotodedektör dizaynı nümerik olarak önerildi. Simülasyonlar Sentaurus TCAD nümerik programında gerçekleştirildi ve programda InGaAs malzemesinin özellikleri literatürde sağlanan bilgi ve ayrıca InGaAs fotodedektör fabrikasyonundan elde edilen deneysel tecrübeyle optimize edildi. Shockley-Read-Hall (SRH), Auger, ışıma ve yüzey akımları modellenip çalışma sonunda nBn tipi fotodedektör kullanılarak geleneksel p-n InP/InGaAs fotodedektör tipine göre tepkisellikte bozulmaya yol açmadan karanlık akımda 20 kattan fazla gelişim elde edilebileceği gösterildi.
Özet (Çeviri)
In0.53Ga0.47As is the most appropriate material system for Short Wavelength Infrared (SWIR) detection at ~1.7 μm cutoff wavelength with its relatively lower cost and high performance. Ultra-low dark current (~ nA/cm2) has been recently demonstrated in InGaAs photodetectors with planar type process by eliminating surface leakage current. Here, a fabrication procedure for planar InGaAs photodetectors with unique pixel isolation methods has been developed and ~10 nA/cm2 dark current density levels were obtained from 15 and 25 μm pitch megapixel and large format Focal Plane Arrays (FPA) where almost 100% internal quantum efficiency was measured. Mesa type InGaAs photodetectors were also fabricated to be able to make a comparison between two process types. Developed photodetectors were able to sense both Near Infrared (NIR) and visible region of electromagnetic spectrum by removing InP substrate and ~99.5% pixel operability was achieved in FPAs after flip-chip bonding and substrate removal. Furthermore, a novel all InGaAs nBn photodetector design was also proposed numerically in order to reduce surface leakage current particularly in mesa type photodetectors. Simulations were executed in Sentaurus TCAD numerical tool where InGaAs material properties were optimized with the data provided in literature, and also with the experimental results obtained in InGaAs photodetector fabrication. Shockley-Read-Hall (SRH), Auger, radiative and surface currents were modelled and more than 20 times improvement in dark current has been shown to be achievable by utilizing nBn photodetector compared to conventional p-n InP/InGaAs photodetectors without degrading responsivity.
Benzer Tezler
- 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
OĞUZHAN TEMEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
PROF. DR. MEHMET PARLAK
- CMOS-compatible graphene-silicon photodetectors
Başlık çevirisi yok
HAKAN SELVİ
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe University of ManchesterPROF. DR. DANIŞMAN YOK
- Lageos I ve lageos II için doğruluk analizi
Başlık çevirisi yok
GAYE KIZILSU
Doktora
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiÖlçme Tekniği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ŞAHİN
- Optical metasurfaces
Başlık çevirisi yok
FATİH BALLI
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of KentuckyDR. JOSEPH STRALEY
DR. JEFFREY TODD HASTİNGS
- Near-infrared femtosecond laser sources based on alexandrite and Cr:LİSAF gain media
Alexandrite ve Cr:LiSAF kazanç ortamı tabanlı yakın-kızılaltı femtosaniye lazer kaynakları
CAN CİHAN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU