[pt] Nesta tese, apresento uma investigação teórica e experimental das
propriedades eletro-ópticas de um fotodetector baseado em uma superrede
assimétrica InGaAs/InAlAs com um defeito estrutural. Essa heteroestrutura
apresenta duas importantes características: estados parcialmente localizados
no contínuo, chamados de estados eletrônicos vazantes, e um aumento
virtual do band offset na banda de condução. Devido à assimetria da
superrede, a função de onda do estado eletrônico vazante é localizada numa
direção e estendida na outra. Em consequência dessas características, o
fotodetector apresenta modo dual de operação, fotocondutivo e fotovoltaico,
e temperatura de operação ambiente. O modo fotovoltaico foi alcançado
devido à direção preferencial de escape do fluxo de elétrons excitados para
os estados eletrônicos vazantes no contínuo. A temperatura de operação
elevada ocorre devido à diminuição da corrente de escuro térmica causada
pelo aumento virtual do band offset. No modo fotovoltaico, o espectro de
fotocorrente apresenta dois picos estreitos de energias em 300 meV e em
torno 440 meV, sendo eles relacionados às transições ópticas do estado
fundamental para o primeiro e o segundo estado vazante no contínuo,
respectivamente. Para o modo fotocondutivo, a largura de linha do espectro
de fotocorrente é fortemente dependente da direção do bias de voltagem
aplicado. Para o bias positivo, o espectro de fotocorrente apresenta um
pico em 300 meV e um ombro de energia em torno de 260 meV. Para o
bias negativo, o espectro de fotocorrente mostra uma banda larga com dois
picos em 300 meV e 260 meV. Esse comportamento está relacionado com a
população dos estados na minibanda em função da direção do bias aplicado.
As figuras de mérito do fotodetector, em ambos os modos de operação,
apresentam resultados similares aos melhores fotodetectores encontrados
na literatura. / [en] In this thesis, I present a theoretical and experimental investigation of the electro-optical properties of a photodetector based on an InGaAs/InAlAs asymmetric superlattice with a structural defect. This heterostructure has two important characteristics: partially localized states in
the continuum, called by leaky electronic states, and a virtual increase in
conduction band offset. Due to the asymmetry of the superlattice, the wavefunction of the leaky electronic state is located in one direction and extended
in another one. As a result of these features, the photodetector presents a
dual-mode operation, photoconductive and photovoltaic modes, and room
temperature operating. The photovoltaic mode has reached due to the preferential direction for the flow of excited electrons in the leaky electronic
state in the continuum. The high operating temperature occurs because of
the decrease in thermal dark current due to the virtual increase of band
offset. In photovoltaic mode, the photocurrent spectrum has two narrow
energy peaks at 300 meV and around 440 meV, which are related to optical
transitions from the ground state to the first and the second leaky electronic
states, respectively. For photoconductive mode, the line width of the photocurrent spectrum is strongly dependent on the direction of the applied
voltage bias. For the positive bias, the photocurrent spectrum has a peak
at 300 meV and a power shoulder around 260 meV. For the negative bias,
the photocurrent spectrum shows broadband with two peaks at 300 meV
and 260 meV. This behavior is related to the population of the mini band
states as a function of the applied bias direction. The figure of merits of the
photodetector, in both operation modes, present results similar to the best
photodetectors found in the literature.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:48004 |
| Date | 12 May 2020 |
| Creators | PEDRO HENRIQUE PEREIRA |
| Contributors | PATRICIA LUSTOZA DE SOUZA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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