Fabrication and characterization of SWIR/eSWIR dual-band nBn InGaAs focal plane arrays
Çift bantlı KDK/gKDK nBn InGaAs odak düzlem dizinlerinin üretilmesi ve karakterize edilmesi
- Tez No: 809595
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERDAR KOCAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 104
Özet
Bu tez çalışmasının kapsamında, moleküler ışın epitaksi sistemi kullanılarak InGaAs malzemesi tabanlı çift bantlı algılama özelliğine sahip nBn tipi bir foto algılayıcı malzemesi büyütülmüştür. Valans bandındaki sapmayı düzeltmek için mol oranı derecelendirilmiş InAlGaAs bariyer bölgesi içerisine delta katkılı bir katman eklenmiştir. Büyütülen malzemeyle bir odak düzlemi dizisi üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Optik ölçümler sonucunda genişletilmiş kısa dalga boylu kızılötesi (gKDK) modu için 1.7 μm dalga boyunda %60 tepe kuantum verimliliği elde edilmiştir ve bu modun kesim dalga boyu 2.0 μm olarak ölçülmüştür. KDK modu için ise 1.5 μm dalga boyunda %48 tepe kuantum verimliliği değeri bulunmuş ve bu modun kesim dalga boyu 1.7 μm olarak saptanmıştır. Bu sonuçlar yansıma önleyici kaplama olmadan elde edilmiştir. Modlar arasındaki optik etkileşim arzu edildiği gibi düşük olarak elde edilmiştir. Elde edilen yüksek kuantum verimliliği değerleri valans bandındaki sapmanın delta katkılama yöntemiyle başarılı bir şekilde iletim bandına taşındığını ispatlamıştır. Yapılan ölçümler sonucunda gKDK modu için karanlık akım yoğunluğu oda sıcaklığında 3 mA/cm^2, 200 K sıcaklıkta ise 0.4 μA/cm^2 olarak bulunmuştur. Algılayıcı, gerilim uygulanmadan KDK modunda %43 tepe kuantum verimliliği ile işleyebilmektedir. Farklı sıcaklıklardaki karanlık akım yoğunluklarına Arrhenius tipi eğri uydurma işlemi uygulanarak gKDK işleyiş modu için aktivasyon enerjileri bulunmuştur. 240 K ile 300 K arasında ideallikten sapma katsayısı 1.26 olarak hesaplanmıştır ve bu değer örgü uyumsuzluğundan doğan ve ideal olmayan akım bileşenlerinin etkin bir biçimde bastırıldığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In the scope of this thesis study, an InGaAs based nBn-type photodetector with dual-band capability is grown with a molecular beam epitaxy system. To compensate the valence band offset, a delta doping layer is used in the compositionally graded InAlGaAs barrier region. A focal plane array is fabricated and characterized with the grown photodetector material. Optical measurement results show peak quantum efficiency for extended short wavelength infrared (eSWIR) operating mode as %60 at 1.7 μm and the cut-off wavelength of the detector for eSWIR mode is 2.0 μm. For SWIR operation mode, %48 peak quantum efficiency is obtained at 1.5 μm and the cut-off wavelength for SWIR mode is 1.7 μm. These results are obtained without anti-reflection coating for eSWIR and SWIR modes and there exists low-level optical crosstalk between modes. These high quantum efficiency values indicate valence band offset has been successfully moved to the conduction band by applying the delta doping technique. Dark current densities are obtained as 3 mA/cm^2 at room temperature and 0.4 μA/cm^2 at 200 K for eSWIR mode. SWIR mode operation can be accomplished with %43 peak quantum efficiency without applying biasing voltage. Activation energies for eSWIR operation mode are obtained by Arrhenius curve fitting of dark current densities at different temperatures and the non-ideality factor is found as 1.26 between 300 K and 240 K, which proves non-ideal current components originated from lattice mismatch are suppressed effectively.
Benzer Tezler
- Optimization, fabrication, and characterization of dual-band InGaAs NBN photodetectors
Çift bantlı InGaAs NBN fotoalgılayıcıların optimizasyonu, üretimi ve karakterizasyonu
ALPER ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR KOCAMAN
- N yapılı InAs/AlSb/GaSb kızılötesi süperörgü dedektörlerin test piksel ve odak düzlem dizin fabrikasyonu ve karakterizasyonu
Test pixel and focal plane array fabrication and characterization of N-structure InAs/AlSb/GaSb infrared superlattice detectors
SEVAL ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL ERGÜN
- 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
- Design, fabrication and characterization of an ultra-broadband metamaterial absorber using bismuth in the near infrared region
Yakın kızılötesi bölgesinde çalışan çok geniş bantlı bir metamalzeme soğurucunun bizmut kullanılarak tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
İMRE ÖZBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
- 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