Performance optimization in PbS quantum dot based infrared thin-film photodetectors
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, enerji sistemleri müh, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: İREM SÜTCÜ
Eş Danışman: KUROŞ SALİMİ
Danışman: Nuray Çelebi
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Kızılötesi (KÖ) bölgesinde görüntüleme, uzaktan algılama, kameralar gibi çeşitli
alanlardaki uygulamaları nedeniyle büyük bir ilgi görmüştür. Kısa dalga kızılötesi
(KDKÖ) aralığındaki fotonlar, atmosferdeki parçacıklar tarafından daha az saçılır.
Sonuç olarak, KDKÖ ışığı güçlü nüfuz etme özelliklerine sahiptir ve kötü hava
koşullarında bile keskin görüntülemeye olanak tanır. Öte yandan, elektronikte önemli
olan silikon, algılama ve görüntüleme için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bununla birlikte, silikonun absorpsiyon kapasitesi 1100 nm'nin üzerinde önemli
ölçüde azaldığından, KDKÖ'de görüntüleme, silikonun üzerine entegre edilecek
alternatif materyaller gerektirir. Boyutu ve ayarlanabilir bant aralığı nedeniyle,
çözümle işlenebilir kuantum nokta (KN) fotodedektörler, KDKÖ duyarlılığı sağlar.
Silikon substratlarla uyumludurlar. Döndürerek kaplama gibi düşük maliyetli ve çeşitli
teknolojiler kullanılarak silikon substratlara bağlanabilirler. Ancak, iyi performans
elde etmek için KN fotodedektörlerin düşük karanlık akıma ve yüksek harici kuantum
verimliliğine sahip olması gerekir. Bu amaçla, yük taşıma katmanları, karanlık akımı
bastırmada önemli bir rol oynadıkları için uygun şekilde ayarlanmalıdır.
Bu tezde, kurşun sülfat (PbS) kuantum nokta tabanlı fotodedektörlere farklı delik
taşıma katmanları ve elektron taşıma katmanları kullanılarak performans
optimizasyonu yapılmıştır. Yeni taşıma katmanları içeren fabrikasyon cihazları
karakterize etmek için çeşitli karakterizasyon yöntemleri (örneğin, harici kuantum
verimliliği-voltaj/dalga boyu, akım-voltaj, absorbans ölçümleri) kullanıldı. Daha
sonra, CMOS ROIC yapısını taklit eden bir silikon altlık üzerinde, fotodedektörün
yapısında taşıma katmanları olarak en iyi performans gösteren malzemeler
kullanılmıştır. Son aşama olarak, ürünün maliyetini düşürmek ve üretim sürecini daha
kolay hale getirmek için emici tabakanın inceltilmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır.