Geri Dön

MWIR InP/InGaAs quantum well infrared photodetectors

MWIR InP/InGaAs kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörler

  1. Tez No: 833055
  2. Yazar: SAADETTİN VEYSEL BALCI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ, PROF. DR. MEHMET PARLAK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 89

Özet

In this study, a quantum well infrared photodetector was fabricated to detect mid-wavelength infrared radiation (MWIR). The detector structure was constructed using InP barriers, In0.85Ga0.15As wells, and contact layers. The aim of this study was to exploit the high gain property of the InP material and the direct incident radiation absorption ability of the high-x containing InxGa1-xAs material. In this study, a focal plane array (FPA) and test pixels were fabricated without diffraction grating. The pixel sizes of the fabricated test detectors were 49, 76, 237, 400, and 9x104 μm2. Based on the data obtained from the test detectors, peak quantum efficiency (QE) was 22%. The cut-off wavelength was 6 μm. Conversion efficiency (CE) of ~70% and peak responsivity of 3 A/W were measured at 3.5 V reverse bias. The detector did not exhibit 1/f noise. A peak specific detectivity of 1.5x1011 cm Hz1/2 W-1 was obtained at 78 K operating temperature with an f/2 aperture. In addition, a 15 μm pitch 640x512 format FPA was fabricated and characterized. The mean noise equivalent temperature difference (NETD) was 24 mK at 78 K operating temperature with f/2 optics and 13 ms integration time. The FPA had 99.3% pixel operability and 10.3% NETD non-uniformity. According to characterization results, quantum well photodetectors have the potential to be one of the new generation infrared detector technologies.

Özet (Çeviri)

Bu çalışmada orta dalga boyundaki kızılötesi ışımayı algılamak için kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektör üretilmiştir. Dedektör yapısı InP bariyerler, In0.85Ga0.15As kuyular ve kontak katmanları kullanılarak oluşturulmuştur. Bu çalışmadaki amaç, InP malzemesinin yüksek kazanç özelliğinden ve yüksek indiyum kompozisyonuna sahip InxGa1-xAs malzemesinin doğrudan gelen kızılötesi ışımayı soğurma özelliğinden faydalanmaktır. Bu çalışma dahilinde odak düzlem dizini ve test pikselleri optik ızgara kullanılmadan üretilmiştir. Üretilen test dedektörlerinin piksel alanları 49, 76, 237, 400, and 9x104 μm2'dir. Test dedektörlerden elde edilen verilere göre, tepe kuantum verimliliği %22'dir. Kesim dalga boyu ise 6 μm'dir. 3.5 V ters eğilimleme gerilimi altında, yaklaşık ~%70 dönüşüm verimliliği ve 3 A/W tepe tepkiselliği elde edilmiştir. Dedektör 1/f gürültüsü göstermemiştir. 78 K çalışma sıcaklığında ve f/2 açıklık kullanılarak yapılan ölçümlerde, 1.5x1011 cm Hz1/2 W-1 tepe spesifik dedektivitesi elde edilmiştir. Ek olarak, 15 μm piksel adımlı 640x512 formatında odak düzlem dizini üretimi ve karakterizasyonu yapılmıştır. 78 K çalışma sıcaklığı altında, 13 ms entegrasyon zamanı ve f/2 optik ile odak düzlem dizininin ortalama gürültü eş değer sıcaklık farkı 24 mK'dir. Odak düzlem dizini %99.3 piksel çalışabilirliğine ve %10.3 gürültü eşdeğer sıcaklık farkı tekdüzesizliğine sahiptir. Karakterizasyon sonuçları, kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörlerin yeni nesil kızılötesi dedektör teknolojileri içinde yer alabilme potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.

Benzer Tezler

  1. 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

    İngilizce

    2010

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ

  2. Dual and single color mid-wavelength infrared quantum well photodetectors

    Çift ve tek renkli orta dalgaboyu kızılötesi kuantum kuyulu fotodedektörler

    MELİH KALDIRIM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ BEŞİKÇİ

  3. Characterızatıon of MWIR quantum well infrared photodetector imagıng sensor arrays on InP substrates

    InP taban üzerinde MWIR kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektör görüntüleme sensörlerinin karakterizasyonu

    ONUR TANIŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ

  4. Electrical, optical, and noise characterizations of mwir type-ii inas/gasb superlattice single pixel detectors

    Mwır tip-ıı ınas/gasb süperörgü tek piksel dedektörlerin elektriksel, optiksel ve gürültü karakterizasyonları

    KUTLU KUTLUER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RAŞİT TURAN

    PROF. DR. TAYFUN AKIN

  5. Metamaterial based wideband infrared absorbers

    Metamalzeme tabanlı kızılötesi sönümleyiciler

    KADİR ÜSTÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖNÜL SAYAN