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[en] DEVELOPMENT OF FAR-INFRARED PHOTODETECTORS BASED ON INTRABAND TRANSITIONS IN GAAS/ALGAAS MULTI-QUANTUM WELLS / [pt] DESENVOLVIMENTO DE FOTODETECTORES DE INFRAVERMELHO DISTANTE UTILIZANDO TRANSIÇÕES INTRABANDA EM POÇOS QUÂNTICOS MÚLTIPLOS DE GAAS/ALGAASMARCIO SCARPIM DE SOUZA 20 July 2006 (has links)
[pt] Nas Forças Armadas do Brasil existe uma forte demanda pelo
desenvolvimento de detectores de infravermelho nacionais
para uso em diversas
aplicações sujeitas a rígidas restrições de importação,
como sistemas de
imageamento infravermelho para visão noturna, guiamento de
mísseis, sistemas de
mira, etc. O objetivo deste trabalho foi desenvolver
fotodetectores para o
infravermelho distante em 10µm, baseados em estruturas
semicondutoras de poços
quânticos múltiplos de GaAs/AlGaAs utilizando transições
intrabanda. Os
materiais foram crescidos pela técnica de epitaxia de fase
vapor de metalorgânicos
(MOVPE). A calibração dos parâmetros de crescimento foi
realizada por meio de
medidas de difração de raios x, efeito Hall, e
fotoluminescência. Devido à regra de
seleção de que não é possível haver absorção intrabanda da
luz sob incidência
normal, foram aplicadas duas técnicas de acoplamento:
geometria de guia de onda
com incidência a 45º pela borda, e utilização de grades de
difração metalizadas.
Os detectores produzidos foram caracterizados quanto à
corrente de escuro e
quanto aos espectros de absorção óptica e de fotocorrente,
ambos obtidos por
espectroscopia FTIR. Ao final dos trabalhos, foi obtido um
fotodetector de
GaAs/AlGaAs do qual foi possível medir a fotocorrente
através dos contatos
elétricos do dispositivo, com pico em 9µm. Os resultados
obtidos são promissores
no sentido de que apontam para a possibilidade de se
produzir detectores de
infravermelho nacionais para diversas aplicações (defesa,
medicina, astronomia,
telecomunicações, etc). / [en] In the Brazilian Army there is a strong demand for the
development of
national infrared detectors for use in many applications
subjected to severe trade
restrictions, like infrared imaging systems for night
vision, missile guidance, sight
systems, etc. The aim of this work was to develop far-
infrared photodetectors for
10µm, based on semiconductor structures of GaAs/AlGaAs
multi-quantum wells
using intraband transitions. The materials were grown by
metalorganic vapor
phase epitaxy (MOVPE). The calibration of the growing
parameters was done by
x ray diffraction, Hall effect, and photoluminescence
measurements. Since
intraband transition of light is not possible to normal
incidence, due to selection
rules, two coupling techniques were applied: waveguide
geometry with 45o
incidence on the edge, and metalized diffraction gratings.
The produced detectors
were characterized in terms of dark current, optical
absorption and spectral
response. Infrared measurements were made using FTIR
spectroscopy. A
GaAs/AlGaAs photodetector was obtained. The photocurrent
through the
electrical contacts of the device showed a peak at 9µm.
The results are promising
in the sense of revealing the possibility of producing
national infrared
photodetectors for many applications (defense, medicine,
astronomy,
telecommunications, etc).
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[en] ELECTRONIC TRANSITION PROCESSES IN INTRABAND PHOTODETECTORS AND A CASE STUDY / [pt] OS PROCESSOS DE TRANSIÇÃO ELETRÔNICA EM FOTODETECTORES INTRABANDA E O ESTUDO DE UM CASO PARTICULARERIC HERMANNY 11 July 2017 (has links)
[pt] O funcionamento de detectores fotocondutivos se baseia na geração de corrente elétrica por fotoexcitação de portadores de carga. Neste trabalho, estudamos os diversos processos que contribuem para a geração de corrente em fotodetectores intrabanda (BC) e construímos um método de investigação para revelar, dentre as diferentes possibilidades, os processos que resultam na emissão eletrônica em um dispositivo concreto. Uma vez estabelecida uma metodologia, passamos ao estudo de um caso particular: um fotodetector baseado em pontos e poços quânticos acoplados, com picos de absorção no infravermelho médio. Através da comparação de espectros de absorção e fotocorrente, medidos por espectroscopia de transformada de Fourier, e de simulações computacionais para o cálculo das forças de oscilador, indicamos as transições óticas e os processos de transporte eletrônico envolvidos na fotocondutividade do dispositivo. / [en] The operation of photoconductive detectors is based on the generation of current through photoexcitation of charge carriers. In this work, we study the various processes that contribute to the generation of current in intraband (CB) photodetectors and build a method of investigation to reveal, among the different
possibilities, the processes that actually result in electron emission in a particular device. After establishing a methodology, we apply it to a case study, more specifically, a dot-in-a-well (DWELL) photodetector with absorption peaks in the mid-infrared. By comparing absorption and photocurrent FTIR spectra as well as
oscillator strength calculations performed by a computer simulation of the structure, we have approached the optical transitions and electron transport processes involved in the device s photoconductivity.
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[en] PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF INFRARED PHOTODETECTORS BASED ON QUANTUM WELLS WITH TWO DISTINCT GEOMETRIES FOR LIGHT COUPLING / [pt] PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FOTODETECTORES DE INFRAVERMELHO BASEADO EM POÇOS QUÂNTICOS COM DUAS GEOMETRIAS DISTINTAS DE ACOPLAMENTO COM A LUZRUDY MASSAMI SAKAMOTO KAWABATA 10 September 2018 (has links)
[pt] Detectores de infravermelho possuem larga gama de aplicações em diversos setores, desde militares (visão noturna, mísseis) até civis (aparelhos eletrônicos). Nesta dissertação estivemos interessados nas absorções intrabanda de heteroestruturas multiepitaxiais com intuito de absorver infravermelho em 4,1 micra onde se localiza a primeira janela de transmissão atmosférica. Baseamos nossas heteroestruturas de poços quânticos em semicondutores da família III-V. Discorremos quanto a produção do dispositivo de forma detalhada, juntamente com todos os processos de calibração de cada etapa. O crescimento se dá pela
técnica de MOVPE que possui alta precisão em termos da espessura e composição da camada depositada. Em seguida discutimos sobre o processamento da amostra crescida para expor os contatos elétricos. E finalizamos descrevendo o processo de integração do dispositivo sobre um suporte para leitura do sinal. Finalizada a etapa de produção, fizemos um estudo quanto às características da amostra tanto
qualitativamente quanto quantitativamente. Este estudo objetivou a obtenção de duas informações: comparação direta entre as geometrias de acoplamento luminoso; e medição da eficiência dos detectores produzidos. Ao fim do trabalho obtivemos um fotodetector produzido desde seu crescimento até sua montagem final. Assim como os resultados da eficiência dos mesmos que já indicaram melhorias possíveis para trabalhos futuros. Visando a formação de um mercado de produção em larga escala de fotodetectores, este trabalho identificou áreas com carência de técnicas disponíveis e que necessitam de investimento. / [en] Infrared detectors have a wide range of applications in various industries, from military (night vision, missile) to civil (electronics). In this dissertation we were interested in the intraband absorption of multiepitaxial heterostructures with aim at absorption of 4.1 microns infrared where there s located the first atmospheric transmission window. We based our quantum well heterostructures in semiconductor from the III-V family. We discourse about the production of the device in detail, along with all the calibration procedures for each step. The growth is done by MOVPE technique that has high accuracy in terms of thickness and composition of the deposited layer. We then discuss about the processing of the grown sample to expose the electrical contacts. And finally we describe the process of integration of the device over a base for reading the signal. Completed the production stage, we studied the characteristics of the sample both qualitatively and quantitatively. This study aimed to obtain two pieces of information: a direct comparison between the methods for light coupling, and measuring the efficiency of the detectors produced. At the end of the work we obtained a photodetector produced from its growth till its final assembly. Also we obtained the results of the efficiency of the sample that already indicated possible
improvements for future works. If the aim is at the formation of a large-scale production of photodetectors, this study identified areas with a shortage of available techniques and in need of investment.
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