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Rivelatori UV Solar Blind

Rivelatori UV Solar Blind. Docente: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl). A.A. 2013-14. Ricevimento: alla fine della lezione o per appuntamento. Università di Palermo – Facoltà di Ingegneria (DEIM). La radiazione ultravioletta. Assorbimento da parte dell’ozono (da 300 a 200 nm).

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Rivelatori UV Solar Blind

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Presentation Transcript

  1. Rivelatori UV Solar Blind Docente: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl) A.A. 2013-14 Ricevimento: alla fine della lezione o per appuntamento Università di Palermo – Facoltà di Ingegneria (DEIM)

  2. La radiazione ultravioletta Assorbimento da parte dell’ozono (da 300 a 200 nm) Assorbimento da parte dell’ossigeno (sotto i 200 nm)

  3. Rivelatori UV • Rivelatori termici • Fotorivelatori • Fotoconduttori • Fotovoltaici campo elettrico generazione di coppie e-h

  4. Parametri dei fotorivelatori g: guadagno h: efficienza quantica Responsivity Rumore termico o di Johnson-Nyquist (agitazione termica) Rumore shot (fluttuazioni casuali numero portatori) FV FC Rumore flicker o 1/f (fluttuazioni densità e/o mobilità portatori) … anche Rumore di generazione-ricombinazione

  5. D = 1/NEP Ri (UV) Ri (vis) Parametri dei fotorivelatori NEP: the signal power that gives a signal-to-noise ratio of one in a one hertz output bandwidth NEP specifico Detectivity Detectivity specifica Rapporto di reiezione UV/vis =

  6. Materiali per la rivelazione UV

  7. Fotodiodi al Si per l’UV blue-enhanced UV-enhanced normale strato di SiO2 vs: 104 101 cm s-1

  8. Fotodiodi UV-Si a strato d’inversione

  9. Fotoconduttori

  10. Responsivity di un fotoconduttore - rumore shot e g-r a frequenze intermedie - rumore 1/f a basse frequenze

  11. Perché g > 1?

  12. Responsivity di un fotoconduttore

  13. Responsivity di un fotoconduttore  P-g

  14. Perché risposta sotto la bandgap?

  15. Responsivity di un fotoconduttore in AlGaN with high Al% p doping is hard to obtain high activation energy both for p, and n doping difficult to obtain ohmic contacts problems of cracks that increase with Al%!!!

  16. Rivelatori a giunzione p-n

  17. Rivelatori a giunzione p-n Rmax = 0,23 A/W @280 nm

  18. Fotocorrente nei rivelatori p-n alta efficienza quantica con strati antiriflesso ed elevato spessore della zona p - rumore shot e 1/f - rumore termico in assenza di polarizzazione

  19. Fotorivelatori p-i-n zona svuotata ampia aumenta percentuale di fotoni assorbiti nella zona di carica spaziale diminuisce la capacità di giunzione (che è inv. proporzionale), facendo aumentare la velocità di risposta w non troppo elevato, altrimenti… ttr troppo alto!!

  20. Responsivity di un fotodiodo p-n al SiC gap indiretta non si può regolare la gap

  21. Responsivity di un fotodiodo p-n al GaN diminuisce a causa della diffusione

  22. Linearità corrente-potenzain fotodiodi al GaN

  23. Responsivity di fotodiodi in AlGaN peggiora la qualità del cristallo diminuisce Le (si ricombinano prima di arrivare alla giunzione)

  24. Effetto della lunghezza di diffusione

  25. - - - - - - Rivelatori Schottky portatori maggioritari

  26. Rivelatori Schottky in n-AlGaN non diminuisce! inconveniente: dipendenza da T

  27. Rivelatori MSM: elettrodi interdigitati

  28. Rivelatori MSM: diagramma a bande

  29. Responsivity dei rivelatori MSM in GaN possibile effetto tunnel (guadagno) soprattutto aumentando la tensione di polarizzazione - rumore shot e 1/f necessaria tensione inversa (negli Schottky invece…)

  30. Responsivity dei rivelatori MSMin GaN e AlGaN drogaggio + basso: - aumenta regione carica spaziale - diminuisce dark current

  31. Window layer

  32. Applicazioni in biofotonica:erithema weighted detectors

  33. Rivelatori di fiamma solar-blind

  34. Rivelatori di fiamma solar-blind

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