InP/InAs quantum well infrared photodetectors
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: OĞUZ ONUR GÜNGÖR
Danışman: Cengiz Beşikci
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörler (KKKF), diğer kızılötesi dedektör teknolojilerine kıyasla dedektör homojenlik düzeyi, kararlılığı ve maliyeti açısından avantajlıdır. Öte yandan, dedektör yüzeyine dik gelen radyasyonu algılayamadıkları için düşük kuantum verimliliğinden muzdariptirler. Kuantum verimliliğini artırmak için gelen radyasyonun yönünü değiştiren optik ızgaralar ve özel mesa yapıları kullanılmaktadır. Bu çözümler, dedektör üretim sürecini karmaşıklaştırmakta ve bitişik pikseller arasındaki etkileşimi arttırmaktadır. Ayrıca, daha yüksek çözünürlük ve daha düşük maliyet için piksel boyutu küçültüldüğünde, etkinliklerini de kaybederler. Kuantum verimliliğini artırmak için yeni malzeme sistemleri geliştirmeye yönelik son çalışmalar, kırınım ızgaraları ve özel mesa yapıları kullanmamalarına rağmen, umut verici sonuçlar vermiştir. Bu tez, InP taban üzerine büyütülen InP/InAs malzeme sistemine dayanan, yüksek çevirim verimliliğine sahip, kırınım ızgarasız orta dalga boyuna duyarlı KKKF'leri raporlamaktadır. Molecular Beam Epitaxy sistemi kullanılarak büyütülen dedektörlerin epi katmanı, InP bariyerlerden ve Si katkılı InAs kuantum kuyularından oluşmaktadır. 15 μm dedektör adımına sahip 640x512 formatında odak düzlemi dizini (ODD) ve ayrık piksel dizinleri üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Dedektörün üst kesim ve tepe duyarlılık dalga boyları yaklaşık 6.2 ve 5.5 μm'dir. Duyarlılık -4.0 V gerilim voltajı altında 2.7 A/W olacak kadar yüksek olup %61'lik tepe çevirim verimliliğine karşılık gelmektedir. ODD'nin gürültü eşdeğer sıcaklık farkı (GESF), f/1.67 optik ve 10 ms entegrasyon zamanıyla, 28 mK olarak ölçülmüş olup, piksel dizinlerinden hesaplanan GESF değeri ile uyumludur. Elde edilen sonuçlar, doğru bir şekilde seçilen alternatif malzeme sistemlerine dayanan KKKF'lerin HgCdTe ve Tip-II süperörgü dedektölere karşı hala vazgeçilmez alternatifler olduğunu göstermiştir.