Simulation and modelling of superlattice infrared photon sensors
Süperörgü kızılötesi foton sensörlerinin simülasyon ve modellenmesi
- Tez No: 833062
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Tip – II süperörgü dedektörler, InAs/InAsSb, uzun dalga boyu kızılötesi görüntüleme, Type-II superlattice detectors, InAs/InAsSb, long wave infrared sensing
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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.
Özet (Çeviri)
Type-II superlattice detectors have the potential to surpass conventional HgCdTe photodiodes for long wave infrared sensing. High uniformity, ease of production, relatively low production cost and substrate availability make type-II superlattice detectors more appealing over HgCdTe photodiodes. Recent studies have shown that Ga-free InAs/InAsSb superlattices might be a solution to the problem of short minority carrier lifetimes in superlattice detectors. This study focuses on the modelling and simulation of a pBn detector structure with a 5 μm thick 90 Å InAs / 25 Å InAs0.5Sb0.5 superlattice absorber layer for long wave infrared sensing. As the barrier, a 0.2 μm thick AlAs0.15Sb0.85 layer was used to suppress dark current mechanisms such as generation recombination, trap assisted tunnelling and band to band tunnelling. A broadband long wave infrared responsivity spectrum, which is measured from 10% of the peak current responsivity, was obtained between 8 – 9.92 μm. At 77 K, a peak current responsivity of 2.77 A/W at 8.75 μm wavelength was recorded from the simulation results. This peak current responsivity corresponds to a quantum efficiency of 39.3%. A dark current density of 5.52×10-5 A/cm2 was obtained, which is comparable to conventional HgCdTe photodiodes. Relatively low quantum efficiency remains to be a bottleneck for superlattice detectors. Compared to HgCdTe photodiodes, the simulated superlattice structure has comparable levels of dark current density and considerably lower quantum efficiency. However, it is shown that with the broadband responsivity spectrum of the device, it may very well be an alternative to HgCdTe photodiodes.
Benzer Tezler
- Polikristal şekil hafızalı nial alaşımlarının modellenmesi ve yapısal özelliklerinin incelenmesi
Modelling of polycrystalline nial shape memory alloys and investigation of its structural properties
OĞUZHAN ORHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SONER ÖZGEN
- Dynamic characterization and optimization of additively manufactured tpms lattice structures
Katmanlı üretilen tpms kafes yapılarının dinamik karakterizasyonu ve optimizasyonu
UĞUR ŞİMŞEK
Doktora
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. POLAT ŞENDUR
- The simulation of magnetic hysteresis loop of Fe-Sn-B amorphous alloy by Jiles Atherton hysteresis model
Jiles Atherton histerezis modeli ile Fe-Sn-B amorf alaşim manyetik histeresis loop simülasyonu
MUHAMMAD BİLAL YOUNAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYLEM GÜLCE ÇOKER
- Modelling and simulation of supercritical fluid extraction of natural materials from plants
Başlık çevirisi yok
OSMAN TARIK SERPİL