Design and characterization of high performance extended short-wavelength infrared photodetectors with backside reflector
Yüksek performanslı, genişletilmiş kısa dalga uzunluğunda kızılötesi , arka yüzey yansıtıcılı fotodedektörlerin tasarımı ve karakterizasyonu
- Tez No: 917886
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPAN BEK, DR. YETKİN ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Physics and Physics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Bu tez, 2.55 µm kesim dalga boyuna sahip InAsP/InGaAs E-SWIR fotodiyotlarının büyütülmesi, üretimi ve performans optimizasyonunu incelemektedir. Kitaplar, makaleler ve tezlerden elde edilen bilgileri bir araya getirerek kızılötesi algılama alanında çalışan araştırmacı ve mühendisler için değerli bir kaynak sunmaktadır. Tez, öncelikle ışığın prensiplerini ve algılama mekanizmalarını ele aldıktan sonra, E-SWIR bandı için bir fotodedektör geliştirilmesine odaklanmaktadır. Yaygın olarak kullanılan E-SWIR dedektör yapısı, iyi oturmuş büyütme teknikleri ve kolay üretilebilirlikleri nedeniyle InGaAs soğurucu malzemelerine dayanmaktadır. Dalga boyu aralığını genişletmek, In molekül fraksiyonunun %53'ten %80'e çıkarılmasını gerektirir ve bu durum InP alt tabakasıyla %2'ye kadar kafes uyumsuzluğuna yol açar. Bu uyumsuzluk, G-R akımı ve tuzak seviyelerini artırarak karanlık akımı yükseltir ve dedektör performansını düşürür. Geliştirilmiş üretim teknikleri bu sorunları hafifleterek önüne geçebilir. Bu tez, ıslak aşındırma üretiminin karakterizasyonu ile başlayarak yüzey kaynaklı karanlık akımı azaltmaya yönelik yöntemleri araştırmaktadır. Sabit basınç, güç ve Ar gaz akışı altında, NH3/SiH4 oranları değiştirilerek ICPCVD yöntemiyle SiNx:H biriktirilmesine odaklanılmıştır. FTIR ölçümleri, H içeriği ile orantılı olarak N-H, Si-H ve Si-N bağ sayılarında değişimler olduğunu göstermiş ve K- tuzak merkezi yoğunluğunun NH3/SiH4 oranlarına bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, cihazın duyarlılığını artırmak için ışık hapsetme teknikleri uygulanmıştır. Ön yüzey aydınlatmalı aygıtlarla, yalnızca duyarlılığı artırmakla kalmayıp aynı zamanda üretim verimini de iyileştirmek amacıyla arka yüzeyde Ti/Au yansıtıcılarla kaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis examines the growth, fabrication, and performance optimization of InAsP/InGaAs E-SWIR photodiodes with a 2.55 µm cut-off wavelength. It consolidates insights from books, articles, and theses, serving as a valuable reference for researchers and engineers in infrared detection. The thesis explores the principles of light and its detection mechanisms before concentrating on the development of a photodetector for the E-SWIR band. The widely used E-SWIR detector structure is based on InGaAs absorbers due to their well-established growth techniques and ease of fabrication. Extending the wavelength range requires increasing the In mole fraction from 53% to 80%, causing up to 2% lattice mismatch with the InP substrate. This mismatch elevates G-R current and trap levels, increasing dark current and reducing detector performance. Improved fabrication techniques can mitigate these issues. This thesis begins with the characterization of wet etching fabrication and explores methods to reduce surface-related dark current. It focuses on depositing SiNx:H via the ICPCVD method, varying NH3/SiH4 ratios while maintaining constant pressure, power, and Ar gas flow. FTIR measurements reveal proportional changes in N-H, Si-H, and Si-N bond numbers with H content, showing that K- trap center density depends on NH3/SiH4 ratios. Additionally, light trapping techniques are implemented to enhance device responsivity. Front-illuminated devices are coated with backside Ti/Au reflectors, improving both responsivity and fabrication yield.
Benzer Tezler
- Light induced synthesis and characterization of clickable polyacrylamide hydrogels
Çıt çıtlanabilir poliakrilamid hidrojellerin ışık ile uyarılmış sentezi ve karakterizasyonu
MEHMET BİLGEHAN BİLGİÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Yay tahrikli bir darbe deney cihazının tasarımı, geliştirilmesi ve verimliliğinin araştırılması
Spring-actuated impact test device: Design, development, and efficiency assessment
MESUT KÜÇÜK
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ SARI
- Development of novel green monopropellant thrusters
Yenilikçi tek bileşenli itki motorlarının geliştirilmesi
UĞUR KOKAL
Doktora
İngilizce
2025
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL
DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU
- Structure-performance relationships in ionic liquid-coated supported iridium catalysts: Effects of metal nuclearity, support type, and ionic liquid structure on catalytic performance
İyonik sıvı kaplı destekli iridyum katalizörlerinin yapı performans ilişkisinin incelenmesi: Metal parçacık boyutunun, destek malzemesi çeşidinin ve iyonik sıvı yapısının katalitik performansa etkisi
MELİKE BABUCCİ
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER UZUN
- Novel semiconducting materials for high-performance organic transistors and solar cells
Yüksek performanslı organik transistörler ve güneş pilleri uygulamaları için yeni yarı iletken malzemeler
AYŞE CAN
Doktora
İngilizce
2022
KimyaAbdullah Gül ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN USTA