Titelaufnahme

Titel
Intraband photocurrent measurements of quantum dot structures through monochromatic excitation / Stefan L. Dornstauder
VerfasserDornstauder, Stefan Leopold
Begutachter / BegutachterinSmoliner, Jürgen
Erschienen2009
Umfang77 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2009
Anmerkung
Zsfassung in dt. u. portug. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Fotostrom / QDIP / Fotodetektor / Quantenpunkte / Monochromatische Anregung / intraband
Schlagwörter (EN)photocurrent / QDIP / photodetector / quantum dot / monocromatic excitation / intraband
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-29232 Persistent Identifier (URN)
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Intraband photocurrent measurements of quantum dot structures through monochromatic excitation [6.13 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist monochromatische Anregung zur Messung von intraband Fotostrom in Infrarot-Fotodetektoren basierend auf Quantenpunkten (Quantum Dot Photodetectors, QDIP). Dies dient zur Untersuchung von nichtlinearen Effekten und der Ermittlung der Richtung des Fotostromes. Dieses Messverfahren kann als zusätzliche Analysemethode zur Infrarotspektroskopie (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR) angesehen werden. Eine Bedingung für die Verwendung von FTIR ist, dass sich der zu untersuchende Detektor linear verhält.

Diese Vorbedingung könnte durch einen in der Halbleiterprobe stattfindenden Auger Effekt verletzt werden.

Der Hauptbestandteil dieser Arbeit war der Versuchsaufbau des intraband Messsystems, bestehend aus einem schwarzen Strahler und Monochromator, und die Optimierung des optischen Durchsatzes.

Die zu untersuchenden Proben bestehen aus 10 Schichten InAs Quantenpunkten (Quantum Dots, QDs) gewachsen auf InGaAlAs welches gitterangepasst zu dem InP Substrat ist. Proben mit drei verschiedenen Dopingraten zeigten ein Fotostrommaximum bei 6,6m in den FTIR Messungen. Zusätzlich zu den Messungen des intraband Fotostrom wurden auch Messungen des interband Fotostrom und Dunkelstrom durchgeführt.

Theoretische Grundlagen behandelnd QDs und darauf basierende Infrarot -Fotodetektoren werden ebenfalls behandelt. Weiteres wird ein Überblick der Evolution von Fotodetektoren gegeben und gezeigt, dass QDIP sehr vielversprechend für zukünftige Detektoranwendungen im infraroten Bereich sind.

Zusammenfassung (Englisch)

The topic underlying this work is monochromatic excitation as an alternative technique to Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy to perform intraband photocurrent measurements on quantum dot infrared photodetectors (QDIPs) with the purpose to investigate nonlinear effects and the sign of the photocurrent. One precondition for FTIR photocurrent spectroscopy measurements is that the measured detector must be linear.

This presumption could be broken by an Auger effect, acting as a nonlinear effect. The main challenge of the work was to design the experimental setup of the intraband measurement system with a black body source using lenses and mirrors to optimize the throughput of the monochromator. The samples under investigation consist of ten layers of InAs quantum dots (QDs) grown on InGaAlAs lattice matched to InP substrate with three different doping levels. The samples showed a peak at around 6.6m in the FTIR measurements. In addition to the intraband photocurrent also interband photocurrent and dark current measurements were done.

Also a theoretical background overview of QDs and QDIPs is given.

Furthermore the evolution in general of photodetectors over the past decades is shown and a course roadmap is given by demonstrating that QDIPs are very appealing for mid and far infrared detector applications.