N yapılı InAs/AlSb/GaSb kızılötesi süperörgü dedektörlerin test piksel ve odak düzlem dizin fabrikasyonu ve karakterizasyonu

Bu tez çalışmasında, kısa ve orta dalgaboylarında algılama yapan N tasarımlı InAs/AlSb/GaSb süperörgü yapıların fotodedektör aygıt üretimleri ve karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. N tasarımlı süperörgü yapılarına, AlGaSb bariyer katmanı dahil edilerek pBin e-SWIR ve nBn tek ve çift renkli MWIR aralığında çalışan üç ayrı dedektör yapı tasarımı yapılmıştır. Çalışma kapsamında, test piksel ve odak düzlem dizin (FPA) dedektör fabrikasyon basamakları optimize edilmiş, tekrar edilebilir ve homojen aygıt üretim reçeteleri oluşturulmuştur. Test piksel dedektörü, pBin tasarımlı e-SWIR dalgaboyunda çalışan yapılardan üretilmiştir. Farklı boyutlardaki test piksellerinin sıcaklığa bağlı elektro-optik karakterizasyonları yapılmıştır. 125 K sıcaklığında ve ‒0,1V ön gerilim altında, karanlık akım yoğunluğu 3,9 × 10-6 A/cm2, %100 kesim dalgaboyu 3,2 μm, tepe noktası kuantum verimliliği %55 civarında ölçülmüştür. Literatürle karşılaştırıldığında, kısa dalgaboyunda geniş algılama aralığı ve oldukça iyi dedektör performans değerleri, N-yapılı süperörgü tasarımlarının potansiyelini net bir şekilde göstermiştir. Çalışmanın devamında, orta dalgaboyunda çalışan tek ve çift renkli dedektör yapılarından FPA'ler üretilmiştir ve soğutulan detektörlerden MWIR bantlarında termal görüntüler alınmıştır. Üretilen ve kızılötesi görüntüleme yapılan her bir dedektörün elektro-optik performans haritaları ve histogramları ayrıntılı olarak incelenmiş ve fabrikasyonun dedektör performansına etkisi değerlendirilmiştir. N yapılı MWIR/MWIR çift renkli dedektörden ilk termal görüntü uzun dalgaboyunda başarıyla alınmıştır.