Design and characteristics of high performance mid-wavelength type-2 superlattice sensors
Yüksek performanslı orta dalgaboyu tip-2 süperörgü sensörlerin dizayn ve karakteristikleri
- Tez No: 489464
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAN BEK, DR. YETKİN ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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
Tip-II Süperörgüler (T2SÖ), yakın tarih boyunca büyük ilgi çeken, bant aralığı tasarlanmış yapılardır ve günümüzde kızılötesi görüntüleme uygulamaları için hâlâ gündemdedir. T2SÖ'ler, kuantum yapılı kızılötesi ailesinin en umut vadeden üyesidir. T2SÖ'lerin olgunlaşma sürecinin tamamlanmasıyla birlikte, Odak Düzlem Dizini (ODD) seviyesinde ürünler piyasaya sürülmüştür. Uzun soluklu olgunlaşmış kızılötesi sistemler ile uyumlu performans sunması, kayda değer sonuçlar vermesi ve gelişime hâlâ açık olması, T2SÖ'leri çalışılmaya değer yapmıştır. Tasarımdaki esnekliği ve yapısının doğası gereği sunduğu avantajlar, araştırmacıların ve üreticilerin ilgilerini, günümüzün malzeme sistemine vermelerine teşvik etmiştir. Bu tez çalışması, son teknoloji Orta-Dalgaboyu Kızılötesi (ODK) InAs/GaSb Tip-II Süperörgü kızılötesi teknolojisinin temel olarak tasarım, üretim ve karakterizasyon aşamalarını kapsamaktadır. Geniş formatlı (640 x 512) ve küçük piksel adımlı (15 µm) yapı T2SÖ ODK'ların üretimi için uygulanmıştır. Üst düzey performans için önemli olan tasarım parametreleri ve yaklaşımları ve T2SÖ'lerin böyle performans sunabilme yeteneklerinin sebepleri ele alınmıştır. Detaylandırılmış üretim süreci yöntemleri ve araştırılmış üretim metotlarının sunumundan sonra, geniş alanlı piksel ve ODK seviyesindeki karakterizasyonlar ayrıca incelenmiştir. Üretim süreçlerinin performans karşılaştırmaları sunulmuştur. Geniş alanlı T2SÖ diyotlarının karanlık akım modellemeleri ile birlikte, değişen yönlendirme gerilimleri için baskın karanlık akım mekanizmaları açığa çıkarılmıştır. Bu modelleme ile birlikte, uygun bir şekilde tasarlanmış T2SÖ yapısının, hiçbir tünelleme karanlık akımı göstermediği ve çoğu yönlendirme bölgesinde sadece paralel akım ile baskılandığı gözlenmiştir. Elektriksel-optik ölçümler oldukça tatmin edici sonuçlar vermiştir. Nihai hale getirilmiş 4.92 µm kesim dalga boyuna sahip olan 15 µm piksel adımlı ODK, f/2.3 optik ile, 1.2 A⁄W tepe tepkisellik değeri ve 30 mK Gürültüye Eşdeğer Sıcaklık Farkı (GESF) sunmuştur. Bu dedektör için hesaplanan kuantum etkinliği değeri % 60'tan fazladır. Örnek görüntüler nihai hale getirilmiş ODK aygıtı ile elde edilmiştir ve sergileme amacıyla tez içerisinde sunulmaktadır.
Özet (Çeviri)
Type-II Superlattices (T2SLs) are bandgap engineered structures that have attracted a lot of attention in the last couple of decades and is still some of the hot topics in infrared imaging applications. T2SLs are the most promising member of the quantum structured infrared family. By the end of maturity period of T2SLs, Focal Plane Array (FPA) level products have been released since a decade. Offering performance compatible with high-end infrared systems, yielding respectable results and still being open to further development make T2SL subjects worth to work on. The flexibility in design and the opportunity provided by nature of structures enable researchers and manufacturers to give their focus on this today's world materials system. This thesis work covers the state of the art Mid-Wavelength Infrared Region (MWIR) InAs/GaSb Type-II Superlattice infrared technology in terms of design, fabrication, and characterization. Large format (640 x 512) and small pitch (15 µm) architecture are implemented for the fabrication of T2SL FPAs. The critical design parameters and design approaches for ultimate performance and reasons for capabilities of T2SLs to offer such performance are handled. After the presentation of detailed fabrication procedure and experimented fabrication methods, large area pixel level and FPA level characterizations are also discussed. The performance comparisons of experimented fabrication processes are demonstrated. With dark current modeling of large area T2SL diodes, the dominant dark current mechanisms for varying bias regions are clarified. With this modeling, our properly designed T2SL structure shows no tunneling dark current and is dominated only by detector shunt current at most of the bias regions. Electro-optical measurements yielded very satisfactory results. The optimized FPA which is a 15 µm pitch detector with cut-off wavelength of 4.92 µm yields 1.2 A⁄W peak responsivity and 30 mK Noise Equivalent Temperature Difference (NETD) with f/2.3 optics. The calculated quantum efficiency for this detector is larger than 60 %. Example images were acquired using optimized FPA device, and are provided in the thesis for demonstrative purposes.
Benzer Tezler
- Design and characteristics of high performance long wavelength type-2 superlattice sensors
Yüksek performanslı uzun dalgaboyu tip-2 süperörgü sensörlerin dizayn ve karakteristikleri
FİKRİ OĞUZ
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ALPAN BEK
DR. YETKİN ARSLAN
- Uzatılmış jet çarpmalı soğutmada dalgalı hedef yüzeyin ısı geçişine etkisinin nümerik olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of wavy target surface on heat transfer in extended jet impact cooling
KADİRCAN KASAB
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UFUK DURMAZ
- Geniş ambar ağızlı gemilerin mukavemet yönünden incelenmesi
Structural analysis of ships with large deck openings
YALÇIN ÜNSAN
- Eşikaltı çalışan otaların iyileştirilmesi ve tip elektroniği alanına uygulanması
Başlık çevirisi yok
GÜRSEL DÜZENLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. H. HAKAN KUNTMAN
- Karayolu köprülerinin sismik boyutlandırılmasıyla ilgili bazı yönetmeliklerin incelenmesi, karşılaştırılması ve uygulamalar
Investigations and comparisons on some rugulations for seismic design of highway bridges and applications
ŞÜKRÜ EROL