Geri Dön

Semiconductor infrared detectors and applications

Yarı iletken kızılötesi dedektörler ve uygulamaları

PDF İndir

  1. Tez No: 944679
  2. Yazar: GÖKÇE KARANFİL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT ODUNCUOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Entegre fotonik (PICs), silikon fotonik, kızılötesi, kuantum kuyu fotodedektörleri, SiGe-GeSn-SiGeSn alaşımları, Photonic integrated circuits (PICs), integrated photonics, infrared (IR), quantum well, photodedectors, SiGe-GeSn-SiGeSn alloys
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Entegre fotonik, ışığın üretilmesi ve manipüle edilmesi yöntemimizi köklü bir şekilde değiştirmiştir. Mikro ve nano ölçekli yapılar kullanılarak tüm optik sistemler çip ölçekli cihazlara entegre edilmiştir. Mevcut yarı iletken fabrikası altyapısının ve üretim tekniklerinin kullanımı, entegre fotonik teknolojilerinin gelişimini önemli ölçüde hızlandırmıştır. Kızılötesi (IR) teknolojileri ve optik bağlantılar, iletişim sistemlerindeki temel uygulamaların odak noktası haline gelmiştir. Ayrıca, fotonik entegre devreler (PIC'ler) sensörlerden kuantum teknolojilerine, biyomedikal uygulamalardan görüntülemeye kadar birçok alanda hızla kullanılmaktadır. 2024 yılında silikon fotoniğin dönüştürücü bir teknoloji olarak ortaya çıkması özellikle dikkat çekicidir. Silikon tabanlı çerçeveler içinde fotonik ve elektronik işlevleri birleştiren silikon fotonik, yerleşik üretim süreçlerinden yararlanarak uygun maliyetli, yüksek performanslı ve ölçeklenebilir çözümler sunmaktadır. Bu ilerleme, ultra hızlı veri iletimi, enerji tasarruflu hesaplama ve gelişmiş algılama teknolojilerini teşvik ederek modern iletişim ağları, veri merkezleri ve gelişmekte olan kuantum sistemleri için vazgeçilmez hale getirmiştir. Son çalışmalar, özellikle çevresel algılama, gaz algılama ve tıbbi teşhis gibi uygulamalar için uygun benzersiz bant aralığı özelliklerine sahip SiGe, GeSn ve SiGeSn gibi malzemeler üzerinde geniş bir dalga boyu spektrumunda kızılötesi teknolojilerine odaklanmıştır. Standart silikon süreçleriyle uyumlu olan bu malzemeler, mevcut yarı iletken platformlarına entegrasyon için önemli bir potansiyel sunmaktadır. SiGe, GeSn ve SiGeSn gibi malzemelerin standart silikon işlemleriyle entegre edilebilmesi, yaygın olarak benimsenme potansiyellerini daha da artırmaktadır. Spektroskopi ve kimyasal algılama için gerekli olan IR spektrumu, malzeme mühendisliği ve cihaz optimizasyonundaki ilerlemeler sayesinde gelişmiş cihaz performansı görmüş ve bu da gelişmiş hassasiyet, çözünürlük ve verimliliğe yol açmıştır. Bu tez, kuantum kuyu yapılarındaki SiGe, GeSn ve SiGeSn alaşım bileşimlerinin fotonik devre verimliliği üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Özellikle, bu malzemelerin kızılötesi dalga boyu aralığında dedektör hassasiyetini ve optik verimliliği nasıl geliştirdiğini incelemektedir. Araştırma, bu malzemeleri optimize ederek, silikon fotoniklerin geliştirilmesindeki rolleri hakkında kritik bilgiler sağlıyor. Bulgular, iletişim, algılama ve kuantum teknolojileri gibi alanlarda önemli gelişmeler sağlama potansiyellerini vurgulamakta ve alaşım bazlı kuantum kuyularını entegre fotoniğin geleceği için bir köşe taşı olarak sağlamlaştırmaktadır.

Özet (Çeviri)

Integrated photonics has radically changed the way we generate and manipulate light. Using micro- and nano-scale structures, entire optical systems have been integrated entire optical systems into chip-scale (nail-sized) devices. Using existing semiconductor fabrication and manufacturing techniques has significantly accelerated development of integrated photonics technologies, applications and optical communication systems. Infrared (IR) technologies and optical links have become the focus of essential applications in communication systems. In addition, photonic integrated circuits (PICs) are rapidly being used in many fields, from sensors to quantum technologies, biomedical applications, and imaging. In 2024, the emergence of silicon photonics as a transformative technology is particularly notable. By combining photonic and electronic functionalities within silicon-based frameworks, silicon photonics takes advantage of established manufacturing processes, enabling cost-effective, high-performance, and scalable solutions. This advancement has driven ultra-fast data transmission, energy-efficient computation, and advanced sensing technologies, making it indispensable for modern communication networks, data centers, and emerging quantum systems. Recent studies have focused on infrared (IR) technologies over a wide spectrum of wavelengths, particularly on materials such as SiGe, GeSn, and SiGeSn, which possess unique bandgap properties suited for applications like environmental sensing, gas detection, and medical diagnostics. These materials, compatible with standard silicon processes, offer significant potential for integration into existing semiconductor platforms. The ability of materials such as GeSn, SiGe and SiGeSn to be integrated with standard silicon processes further increases their potential for widespread adoption. The IR spectrum, essential for spectroscopy and chemical sensing, has seen improved device performance through advancements in materials engineering and device optimization, leading to enhanced sensitivity, resolution, and efficiency. SiGe, GeSn, SiGeSn has emerged as a promising material with optoelectronic properties in the infrared, with the potential of replacing expensive III-V technology for on-chip Si photonics. In the last decade, the problems of germanium-based materials have been solved successfully. The potential optoelectronic applications (light detection, ranging devices and lasers) of Ge-based materials are mostly studied. However, there are some mechanisms to deeply understand and control of material properties to improve performance of Ge-based devices for commercialisation. The electronic properties, doping concentration, carrier lifetime and mobility of these materials are determined the performance of optoelectronic devices. In this thesis we investigated these parameters and effects on dedector parameters.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    167439

    InSb and InAsSb infrared photodiodes on alternative substrates and InP/InGaAs quantum well infrared photodetectors: Pixel and focal plane array performance

    Alternatif tabanlar üzerinde InSb ve InAsSb kızılötesi fotodiyotlar ve InP/InGaAs kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörler: Piksel ve odak düzlem matrisi performansı

    SELÇUK ÖZER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    PROF.DR. CENGİZ BEŞİKCİ

  2. Tez No

    456333

    Development of ultrasmall near infrared emitting colloidal pbs and pbs/cds quantum dots with enhanced stability in liquid petroleum products

    Sıvı petrol ürünleri içerisinde dayanımlı, aşırı-küçük yakın kızılötesi ışıyan kolloidal pbs ve pbs/cds kuantum noktaların geliştirilmesi

    EMEK GÖKSU DURMUŞOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Metalurji MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAVVA YAĞCI ACAR

  3. Tez No

    735559

    Growth, characterization and device applications of cadmium zinc telluride thin films

    Kadmiyum çinko tellür ince filmlerin büyütülmesi, karakterizasyonu ve aygıt uygulamaları

    ÇİĞDEM DOĞRU BALBAŞI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET PARLAK

  4. Tez No

    348710

    PbS colloidal quantum dots based photodetectors for integrated swir detection

    Kısa dalga kızılötesi algılama için PbS koloidal kuantum nokta bazlı fotoalgılayıcılar

    EMRE HEVES

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ

    YRD. DOÇ. DR. CEM ÖZTÜRK

  5. Tez No

    368772

    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

    İngilizce

    2014

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ

    PROF. DR. MEHMET PARLAK

Geri Dön