» Detektory podczerwieni na bazie supersieci II rodzaju ze związków InAs/GaInSb
|
|
WALDEMAR GAWRON  ANTONI ROGALSKI
Obecnie wiodącą pozycję wśród materiałów do konstrukcji detektorów
promieniowania podczerwonego zajmuje tellurek
kadmowo rtęciowy. Jest on unikalnym materiałem, którego
właściwości umożliwiają konstrukcję detektorów optymalizowanych
dla dowolnej długości fali w zakresie bliskiej, średniej
i dalekiej podczerwieni [1-5 i inne prace tam przytoczone]. Wynika
to między innymi z wielu zalet tego materiału, najważniejsze
z nich to:
- przestrajalność przerwy zabronionej w szerokim zakresie,
- znikoma zależność stałej sieciowej od składu x, co umożliwia
otrzymywanie heterostruktur o złożonej architekturze,
- wysoki współczynnik absorpcji promieniowania,
- duża ruchliwość nośników,
- stosunkowo niska generacja termiczna nośników,
- niska wartość stałej dielektrycznej, co zapewnia dużą [...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2009/5
|
|
|
» Detektory podczerwieni na bazie supersieci II rodzaju ze związków InAs/GaInSb
|
|
JANUSZ KANIEWSKI WALDEMAR GAWRON
Detekcja promieniowania w podczerwieni ma istotne znaczenie
praktyczne. Podstawowymi przykładami zastosowań są: telekomunikacja
optyczna w otwartej przestrzeni, spektroskopia
w podczerwieni, analiza cieczy, ciał stałych i gazów, pirometria,
skanery termiczne, bezkontaktowe pomiary wilgotności, techniki
wojskowe oraz wiele innych. Są to zastosowania bardzo
różnorodne, wymagające użycia specyficznych przyrządów
o różnorodnej konstrukcji. Jednym z typów detektorów obecnie
szeroko stosowanych są bolometry termiczne. Podstawową ich
wadą jest mała szybkość reakcji, co wynika z ich zasady działania.
Natomiast parametry istniejących detektorów fotonowych,
charakteryzujących się gigahercową szerokością pasma, są
ograniczone przez szereg zjawisk natury chemicznej i fizycznej.
Istniejące detektory fotonowe mogą być podzielone na dwie
grupy w zależności od typu przejść optycznych: międzypasmowe
i wewnątrzpasmowe. Rekombinacja Auger w przypadku detektorów
międzypasmowych (głównie wykonanych ze związków
HgCdTe) i duża szybkość termicznej generacji w detektorach
wewnątrzpasmowych QWIP (Quantum Well Infrered Photodetector)
ograniczają parametry przyrządów fotonowych.
Alternatywnym rozwiązaniem są detektory wykorzystujące
supersieci (superlattice SL) II rodzaju InAs/GaInSb. Ten system
materiałowy ma wiele właściwości, podobnych do tych
jakie obserwuje się w HgCdTe. Współczynniki absorpcji w obu
materiałach są podobne. Tak więc grubości warstw i wydajności
kwantowe detektorów z obu tych materiałów są podobne.
Przyrządy wykonane z obu systemów materiałowych wykorzystują
przejścia międzypasmowe i szerokość przerwy energetycznej
może być tak dobrana aby graniczna długość fali
dla detektorów zmieniała się od ok. 3 do ≥25 μm [1, 2].
Nowoczesne fotodetektory podczerwieni
Obecnie na bazie supersieci z InAs/GaInSb na świecie konstruowane
są fotodiody o osiągach porównywalnych z uzyskiwanymi
dla fotodiod z HgCdTe [3-11]. Typowe fotodiody
[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/10
|
|
|
» Detektory średniej podczerwieni (MIR) na bazie supersieci II rodzaju ze związków InAs/GaInSb
|
|
Waldemar Gawron Zbigniew Orman
Tellurek kadmowo-rtęciowy, Hg1-xCdxTe (HgCdTe), ze względu
na unikalne właściwości, nadal zajmuje wiodącą pozycję wśród
materiałów do konstrukcji detektorów promieniowania podczerwonego,
szczególnie pracujących bez chłodzenia kriogenicznego
[1-6]. Niestety jest on materiałem bardzo trudnym technologicznie.
Jednym z największych problemów technologii HgCdTe jest
niska stabilność właściwości tego materiału. Wynika ona z niskiej
energii wiązania Hg-Te, co w szczególności skutkuje łatwym odparowaniem
Hg i HgTe z roztworu oraz tworzeniem luk w podsieci
metalu. Wynikająca z tego niestabilność sieciowa i powierzchniowa
związku powoduje przyśpieszoną degradację detektorów
podczerwieni konstruowanych z HgCdTe. Problem ten ujawnia
się szczególnie w wąskoprzerwowym HgCdTe. Ponadto okazuje
się, że małe fluktuacje składu Hg1-xCdxTe powodują duże fluktuacje
w długofalowej granicy czułości, co w konsekwencji powoduje
duże trudności w uzyskiwaniu jednorodnych macierzy detektorów,
szczególnie w długofalowym zakresie widma podczerwieni
12…16 μm. Niejednorodności składu są natomiast przyczyną niskiej
rozdzielczości temperaturowej macierzy.
Najbardziej perspektywicznym nowym materiałem do konstrukcji
detektorów podczerwieni są supersieci z naprężeniami
SLSs (ang. Strained Layer Superlattices) układu InAs/Ga1-xInxSb
(InAs/GaInSb). Już w 1987 r. wskazali na to Smith i Mailhiot [7]. Te
związki półprzewodnikowe, ze względu na większy udział wiązania
kowalencyjnego, charakteryzują się większą trwałością wiązań
w porównaniu z HgCdTe. Poza tym supersieci II rodzaju InAs/Ga-
InSb mają szereg właściwości, podobnych do tych, jakie obserwuje
się w HgCdTe [8-10]. Współczynniki absorpcji w obu materiałach
są podobne, więc wydajności kwantowe detektorów z obu tych
materiałów również są podobne. Szerokość przerwy energetycznej
w obu materiałach można zmieniać w szerokim zakresie. Supersieci
II rodzaju InAs/GaInSb mogą być także stosowane do
konstru[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/10
|
|
|
|
|
|
» Niechłodzone detektory podczerwieni z HgCdTe
|
|
|
Jarosław Pawluczyk Józef Piotrowski Waldemar Gawron
Praca bez konieczności chłodzenia kriogenicznego jest podstawową
cechą detektorów" HOT" (Higher Operation Temperature)
[1]. Prace nad detektorami promieniowania podczerwonego bez
konieczności chłodzenia kriogenicznego rozpoczęto w Polsce
już we wczesnych latach 70. ub. wieku [2-6]. Detektory z HgCd-
Te pracyjące bez chłodzenia kriogenicznego są obecnie Polską
specjalnością dobrze rozpoznawalną w świecie. Zainteresowanie
tymi detektorami jest związane z ważnymi ich zastosowaniami,
w szczególności w systemach łączności optycznej drugiej generacji
w otwartej przestrzeni, analizatorach gazów, dalmierzach
laserowych działających w trudnych warunkach meteorologicznych,
ostrzegaczach o namierzaniu laserowym, długofalowej metrologii
laserowej, diagnostyce plazmy w badaniach nad syntezą
termonuklearną, lidarach i czujnikach pirometrycznych o subnanosekundowej
rozdzielczości.
W ramach grantu zamawianego PBZ- MNiSW 02/I/2007 pt.:
"Zaawansowane technologie dla półprzewodnikowej optoelektroniki
podczerwieni", realizowane są dwa zadania nr 5 pt. "Niechłodzone
detektory podczerwieni z HgCdTe" w VIGO System SA i nr
6 pt. "Zjawiska fotoelektryczne w złożonych heterostrukturach
HgCdTe stosowanych w konstrukcjach niechłodzonych detektorów
podczerwieni" w Instytucie Fizyki Technicznej Wojskowej
Akademii Technicznej. Zadania te są ściśle ze sobą powiązane
i wzajemnie się uzupełniają. Podstawowym celem tych zadań
było pokonanie nierozwiązanych dotąd problemów związanych
z teorią, konstrukcją i technologią detektorów promieniowania
podczerwonego z Hg1‑xCdxTe pracujących bez chłodzenia kriogenicznego.
Wyniki badań uzyskane w ramach zadania 5 były prezentowane
na wielu konferencjach naukowych i przedstawiane w wielu
pracach [7-15]. W niniejszej pracy przedstawiamy w skrócie najważniejsze
osiągnięcia będące efektem realizacji tych badań.
Koncepcja detektora
W ramach prowadzonych prac badawczych rozwijana była i udoskonalana
koncepcja detektora[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Długofalowe detektory podczerwieni dla telekomunikacji optycznej w otwartej przestrzeni
|
|
|
WALDEMAR GAWRON MAGDALENA GUTOWSKA MAGDALENA PĘDZIŃSKA JAROSŁAW PAWLUCZYK JÓZEF PIOTROWSKI
Nowym obiecującym kierunkiem w rozwoju szerokopasmowej
telekomunikacji optycznej w otwartej przestrzeni jest
wykorzystanie długofalowego (> 8 μm) promieniowania podczerwonego
[1-5]. W otwartym łączu optoelektronicznym
ośrodkiem transmisyjnym jest otwarta przestrzeń, w której
propaguje się impulsowo modulowana wiązka promieniowania
laserowego. Sygnał z nadajnika dochodzący do układu
odbiorczego ulega tłumieniu w zależności od: długości fali,
aktualnego stanu pogody (opady, mgła, nasłonecznienie),
pory dnia i roku, zjawisk fizycznych (dyspersja, turbulencja)
itp. Analiza wpływu czynników destabilizujących transmisję
sygnału wykazuje, że natężenie promieniowania w punkcie
odbioru charakteryzuje się dużym zakresem zmian. Optymalna
długość fali, na której powinno pracować łącze leży
w zakresie promieniowania długofalowego - powyżej 8 μm.
Zaproponowana długość fali wynika z mniejszego tłumienia
wprowadzanego przez mgły o niewielkich cząstkach oraz
zwiększonego bezpieczeństwa dla wzroku w stosunku do
pozostałych dwóch pasm używanych w łączach optoelektronicznych,
tj. 780…850 nm i 520…1600 nm. Najkorzystniejsze
jest tu wykorzystanie heterostrukturalnych fotodetektorów
długofalowego (λ ≈ 10 μm) promieniowania podczerwonego
chłodzonych za pomocą chłodziarek termoelektrycznych.
Podstawą konstrukcji tych fotodetektorów są złożone heterostruktury
HgCdTe wytwarzane metodą MOCVD. Założono
wykorzystanie detektora fotowoltaicznego z immersyjnym
układem optycznym, pozwalającym w znacznym stopniu
zmniejszyć fizyczne wymiary detektora zmniejszając jednocześnie
jego pojemność, a zwiększającym jego wykrywalność.
Podstawowe i najważniejsze wymagania stawiane
długofalowym detektorom dla telekomunikacji optycznej
w otwartej przestrzeni to:
- Wysoka wykrywalność. Jest niezbędna dla osiągnięcia
niskiej stopy błędów przy małych mocach wiązki laserowej
i układach optycznych o małej aperturze. W praktyce
oznacza t[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Strona 1
Następna strona »
|
Twój Profil
Twój koszyk
