Kvantbrøndinfrarød fotodetektor
En kvantebrøndinfrarød fotodetektor ( engelsk kvantebrøndinfrarød fotodetektor , kort QWIP-detektor ) er en halvlederdetektor til påvisning af infrarød stråling , især i området 8 ... 14 mikron. Alternerende tynde lag (typisk omkring 50) lavet af III-V halvledere (fx AlGaAs / GaAs ) med forskellige båndhuller danner kvantebrønde, der absorberer infrarød stråling og frigiver ladningsbærere.
ejendomme
De betjenes kølet. Temperaturer under 77 K, kogepunktet for nitrogen, er almindelige . I dag sker køling med Stirling-motorer i stedet for flydende kvælstof.
QWIP'er har nogle fordele og ulemper sammenlignet med de HgCdTe fotodioder, der anvendes i sammenlignelige applikationer :
Fordele:
- lavere mørk strøm
- kortere levetid for termisk ophidsede ladebærere
- smalbåndsspektral følsomhed
Ulempe:
- Stråling må ikke ankomme vinkelret på rækkefølgen af lag (ingen absorption)
- Kvanteudbytte lavere (10%) end med HgCdTe fotodioder (> 70%)
De er forudbestemt til såkaldte brændplan-arrays (kamerachips) i det mid-infrarøde (omkring 10 µm bølgelængde). Lange integrationstider er mulige på grund af den lave mørke strøm. Ved hjælp af forskellige modtagelsesbølgelængder (flere chips) kan der skelnes mellem "farver" i høj opløsning.
Egenskaberne resulterer i følgende applikationer:
- Atmosfærisk forskning
- Rumudforskning
- Termografi inden for videnskab og teknologi såvel som i militæret
Kamerachips består af den kvantebrønds strukturplade, der er kontaktet i to dimensioner pixel for pixel med et udlæsningsintegreret kredsløb (ROIC ) baseret på silicium .
Kameraer med QWIP-arrays med 640 × 512 pixels og høj pixel ensartethed kan fremstilles billigt. Støjækvivalente temperaturforskelle på mindre end 10 mK kan opnås.
Kilder og litteratur
- ^ A. Rogalski: Kvantbrønd fotoledere i infrarød detektorteknologi. I: Journal of Applied Physics , bind 93, udgave 8, 15. april 2003; Side 9 i pdf, Side 4362 i året, tilgængelig den 27. juni 2017 (PDF; 1,7 MB; engelsk).
- ↑ Jie Zhang, Win-Ching Hung: Quantum Well Infrared Detector. University of Rochester , Department of Electrical and Computer Engineering (ECE), adgang til 27. juni 2017 (Power Point-præsentation).
- ^ John Wallace: Photonics-produkter: MWIR- og LWIR-detektorer: QWIP'er tager LWIR-billeder til en lav pris. I: Laser Focus World , 7. oktober 2015, adgang til 27. juni 2017.