Quantum Well Infrared Photodetektor

Kerstin Siegel April 6, 2016 Q 0 0
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Ein Quantum Well Infrared Photodetector ist ein Infrarot-Photodetektoren, die elektronische Intersubbandübergängen verwendet in Quantentöpfen, um Photonen zu absorbieren. Die Grundelemente einer QWIP sind Quantentröge, die durch Barrieren getrennt sind. Die Quantentöpfe sind entworfen, um einen geschlossenen Zustand im Inneren der Vertiefung und einen ersten angeregten Zustand, der mit der Spitze des Sperr richtet haben. Die Vertiefungen werden n-dotiert, daß der Grundzustand mit Elektronen gefüllt. Die Barrieren sind breit genug, um Quantentunneln zwischen den Quantentöpfen zu verhindern. Typische QWIPs besteht aus 20 bis 50 Quantentöpfe. Wenn eine Vorspannung an den QWIP angewendet, wird die gesamte Leitungsband geneigt. Ohne Licht die Elektronen in den Quantentöpfen sitzen nur im Grundzustand. Wenn der QWIP mit Licht gleicher oder höherer Energie wie die Intersubband Gangsenergie beleuchtet wird, ist eine Elektronen angeregt.

Sobald die Elektronen in einem angeregten Zustand befindet, kann es in das Kontinuum entweichen und als Photostrom gemessen werden. Extern messen einen Photostrom die Elektronen Extrakt durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die Quantentöpfe werden müssen. Die Effizienz dieser Absorptions- und Extraktionsverfahren von mehreren Parametern abhängig.

Photo

Unter der Annahme, daß der Detektor mit einem Photonenfluß leuchtet, ist der Photo

wobei die Elementarladung ist, ist der Absorptionswirkungsgrad und die photoZunahme. und sind die Wahrscheinlichkeiten für ein Photon ein Elektron zum Photostrom, auch als Quanteneffizienz hinzuzufügen. ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Photon ein Elektron spannende und hängt von der elektronischen Transporteigenschaften.

Photoleitenden Verstärkungs

Die photoZunahme ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein angeregtes Elektron beiträgt zum Photostrom. Obwohl es intuitiv auf den ersten, ist es möglich, die größer als eins wird. Immer wenn ein Elektron angeregt und als Photostrom extrahiert wird ein zusätzliches Elektron vom Kontakt injiziert, um den Verlust von Elektronen von dem Quantentopf zu balancieren. Im Allgemeinen ist die Wahrscheinlichkeit, Capture und die injizierten Elektronen manchmal über die Quanten passieren auch. Daher müssen mehr Elektronen, die injiziert werden, um die für die extrahierten Elektronen auszugleichen und kann größer sein als eins.

Der genaue Wert wird durch das Verhältnis von Erfassungswahrscheinlichkeit und Flucht Wahrscheinlichkeit bestimmt.

wobei die Anzahl der Quantentöpfe. Die Anzahl von Quantenmulden wird nur in dem Nenner, da es erhöht die Einfangswahrscheinlichkeit, aber nicht den Austritt Wahrscheinlichkeit.

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