量子點紅外線偵測器之研究

Abstract

我們使用自組織法來成長砷化銦 / 砷化鎵的量子點紅外線偵測器 , 並且利用長晶的特性 , 在量子點之間成長高能隙的砷化鋁鎵 , 來降低偵測器的暗電流 . 和傳統的量子點紅外線偵測器相比 , 我們成功的降低幾個數量級的暗電流. 觀察到吸收光譜的波長峰值約在6.5 , 並且也觀察到正向入射的吸收 . 偏壓在 0.6V 有最佳的偵測度 , 此時溫度為77K . 此外如理論所預測的 , 我們也觀察到高響應度和高增益 . 結果顯示 , 我們所提出的新結構能改進原來砷化銦 / 砷化鎵結構的量子點紅外線偵測器 .

We have designed and fabricated self-assembled InAs-GaAs quantum dot infrared photodetectors which growths AlGaAs between quantum dots to decrease dark current . Compare to traditional InAs-GaAs QDIP , our new structure successfully decrease dark current by several order . The intersubband transition peak is observed at the wavelength of 6.5 and shows encouraging normal incident performance characteristic , with detectivity of at a bias of 0.6V and T = 77K . It also shows large responsivity and photoconductive gain which just corresponds to theoretical prediction . The measurements show that our new structure indeed improves original QDIP . 英文摘要 致謝 圖目錄 第一章 簡介 ( Introduction ) 第二章 原理 ( Principle ) 2.1 光響應度 (Responsivity 2.2 黑體輻射 ( Blackbody Radiation ) 2.3 聲子瓶頸效應 ( phonon bottleneck effect ) 2.4 暗電流 ( dark current ) 2.5 其他偵測器 HgCdTe , QWIP 和QDIP的比較 2.6 系統的應用 -- 焦面陣列 (Focal Plane Array : FPA ) 第三章 製程 ( process ) 3.1 量子點自組織法 ( self-assembled) 3.2 製程原理 3.2.1 平台蝕刻 ( mesa etching ) 3.2.2 歐姆接點 ( ohmic contact ) 3.2.3 快速退火( rapid thermal annealing RTA ) 3.3 製程步驟 第四章 量測原理與實驗架設 ( Measurement Principle and Experiment Setup 4.1 原子力顯微鏡 ( Atomic Force Microscope AFM ) 4.2 光激光 ( Photoluminescence PL ) 4.3 吸收光譜 ( FTIR ) 4.4 暗電流 ( Dark Current ) 與活化能 ( Activation Energy 4.5 光電流響應 ( Responsivity ) 4.6 雜訊分析 ( Noise analysis ) 第五章 結果與討論 ( Result And Discussion ) 5.1 原子力顯微鏡 ( AFM ) 與光激光 ( PL ) 5.2 光譜分析 ( FTIR ) 5.3 光響應 ( Responsivity ) 5.4 暗電流分析 5.5 偵測度分析 ( Detectivity ) 5.6 背景極限操作特性 ( BLIP ) 第六章 結論 ( Conclusion ) 參考文獻