InGaAs kızılötesi fotodedektör üretimi ve karakterizasyonu

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2014

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Tarık Asar

Danışman: SÜLEYMAN ÖZÇELİK

Özet:

Bu tez çalışmasında, InGaAs tabanlı kızılötesi fotodedektörler üretilerek, karakterize edildi. Dedektör üretiminde kullanılan, InGaAs/InP yarıiletken yapıları moleküler demet epitaksi (MBE) yöntemi ile büyütüldü. Büyütülen InGaAs/InP yapılarının yapısal özellikleri yüksek çözünürlüklü X-ışını kırınımı (HRXRD) ve ikincil iyon kütle spektropisi (SIMS) analizleri ile belirlendi. Oda sıcaklığında, soğutucu kullanmaksızın, yüksek performansla çalışabilen, metal-yariletken-metal (MSM), tekli ve 64x64, 128x128, 320x256 formatlı p-i-n InGaAs/InP kızılötesi fotodedektörlerin tasarımları yapıldı. Bu tasarımlara uygun prototip kızılötesi fotodedektör üretimleri gerçekleştirildi. Fotodektörlerin çalışma özelliklerini belirleyen çıktı parametreleri, Hall Etkisi ve Akım-Gerilim ölçüm sistemleri ile yapılan analizler sonucunda belirlendi. MSM aygıtlarının taşıyıcı ömrü, mobilite, difüzyon uzunluğu, idealite faktörü, doyum akımı ve bariyer yüksekliği değerleri yarı-deneysel formüller ve modellemeler kullanılarak elde edildi. InGaAs/InP tekli ve dizinli kızılötesi fotodedektörlerin karanlık akım, aşağı kırılma voltajı, çalışma dalgaboyu, kızılötesi/uzak kızılötesi kontrast, dedektivite ve gürültü eşiti güç değerleri belirlendi. Bu verilere ek olarak, InGaAs/InP p-i-n dizinli kızılötesi fotodedektörlerin, 1 KHz'deki spektral gürültüleri ve dizinleri oluşturan piksellerin çalışma olasılıkları bulundu. 320x256 formatlı InGaAs/InP p-i-n kızılötesi fotodedektör dizinleri kullanılarak kızılötesi foton kamerası geliştirildi ve yüksek çözünürlükte görüntüler elde edildi. Kızılötesi fotodedektörlerin çıktı parametreleri incelendiğinde, satışa sunulan fotodedektörlerin özelliklerine oldukça yakın olduğu görülmektedir. Bu durumun, ülkemiz teknolojisinin, milli bilginin, becerinin ve tecrübenin gelişmesi açısından önemli olduğu düşünülmektedir.