MWIR InP/InGaAs quantum well infrared photodetectors
MWIR InP/InGaAs kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörler
- Tez No: 833055
- 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: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- 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
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKÇİ
- 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
- 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
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Aşırı selenyum katkılı siyah silisyum görünür ve kızılötesi dedektörlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of selenium hyperdoped black silicon visible and infrared detectors
OZAN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUNAY TANSEL
- Altı fazlı enerji iletim sistemlerinde şönt reaktör lokalizasyonunun etkilerinin incelenmesi
The Studying on localization effects of shunt reactors in six-phase power transmission systems
FATMA GÜL ÜNLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. H. NUSRET YÜKSELER