Simulation and modelling of superlattice infrared photon sensors

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MUSTAFA CAN ÖZTÜRK

Danışman: Cengiz Beşikci

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Tip – II süperörgü dedektörler, uzun dalga boyu kızılötesi görüntüleme alanında, geleneksel HgCdTe fotodiyotları geride bırakacak bir potansiyele sahiptir. Yüksek homojenite, üretim kolaylığı, kıyasla daha düşük üretim maliyeti ve taban uygunluğu, tip – II süperörgü sensörleri HgCdTe fotodiyotlara kıyasla daha çekici hale getirmektedir. Son zamanlarda yapılan araştırmalara göre, içinde galyum barındırmayan InAs/InAsSb süperörgü yapıları, süperörgü dedektörlerdeki kısa minör taşıcıyı ömrü sorununa bir çözüm olabilecek niteliktedir. Bu araştırma, uzun dalga boyu kızılötesi görüntüleme için kullanılabilecek, 5 μm kalınlığında 90 Å InAs / 25 Å InAs0.5Sb0.5 süperörgü soğurma katmanına sahip bir pBn dedektör yapısının simülasyonu ve modellemesi üzerine yapılmıştır. Jenerasyon - rekombinasyon, tuzak yardımlı tünelleme ve banttan banda tünelleme gibi karanlık akım mekanizmalarının bastırılabilmesi için, bariyer katmanı olarak 0.2 μm kalınlığında AlAs0.15Sb0.85 kullanılmıştır. 8 – 9.92 μm dalga boyu aralığında, spektrumun tepe noktasının %10'undan hesaplanan geniş bir tepkisellik spektrumu elde edilmiştir. 77 K sıcaklıkta, 8.75 μm dalga boyunda 2.77 A/W'lık bir tepe akım tepkiselliği kaydedilmiştir. Bu tepe akım tepkiselliği, %39.3'lük bir kuantum verimliliğine tekabül etmektedir. Geleneksel HgCdTe fotodiyotlar ile kıyaslanabilir seviyede olan 5.52×10-5 A/cm2'lik bir karanlık akım yoğunluğu elde edilmiştir. Göreceli olarak düşük kuantum verimliliği, süperörgü dedektörler için bir darboğaz durumundadır. Simüle edilen yapı, HgCdTe dedektörlere kıyasla, benzer karanlık akım yoğunluğu değerlerine ve belirgin ölçüde daha düşük kuantum verimliliğine sahiptir. Buna karşın, simüle edilen yapının geniş tepkisellik spektrumu dolayısıyla, HgCdTe fotodiyotlara alternatif olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Tip – II süperörgü dedektörler, InAs/InAsSb, uzun dalga boyu kızılötesi görüntüleme.