[pt] DESENVOLVIMENTO E OTIMIZAÇÃO DE FOTODETECTORES DE INGAAS-INP PARA DETECÇÃO NO INFRAVERMELHO DE ONDA CURTA

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: MARCELO GOMES RUA
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] FOTODETECTOR; [pt] INGAASP; [pt] INGAAS; [pt] SWIR; [en] PHOTODETECTOR; [en] INGAASP; [en] INGAAS; [en] SWIR
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=69587&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=69587&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.69587

[pt] Sensores de infravermelho possuem uma vasta gama de aplicações civis e militares. Exatamente pelo forte interesse militar, esses dispositivos são considerados tecnologia sensível e têm sua comercialização controlada pelos governos dos países produtores. Os fotodiodos de InGaAs construídos sobre substratos de InP são indicados para cobrir a faixa espectral conhecida como infravermelho de onda curta (SWIR, do inglês, short-wave infrared), que vai de 0,9 até 1,7 micrómetros. Tal faixa espectral é útil no combate a incêndios florestais, na localização de pistas de pouso e decolagem clandestinas e na visualização em missões noturnas. Nesta tese foram investigadas duas inovações para otimizar o desempenho de diodos pin de InGaAs/InP na faixa do SWIR. A primeira otimização proposta foi a introdução do quaternário InGaAsP entre a camada ativa de InGaAs e o InP n+, visando reduzir o armadilhamento nessa interface. Com a introdução do quaternário, obtivemos um aumento integral de 12 por cento na intensidade da fotocorrente para a faixa do comprimento de onda de 1000 a 1700 nm. A segunda otimização proposta foi a deposição de um revestimento antirreflexo formado por duas bicamadas de TiO(2) e SiO(2). Esta otimização visa aumentar a fração dos fótons transmitidos que podem contribuir para a geração da fotocorrente. Com o revestimento antirreflexo, obtivemos um aumento aproximado de 25 por cento na intensidade da fotocorrente para todos os dispositivos. Usando como referência o dispositivo com as duas modificações propostas, o aumento na responsividade foi aproximadamente 6 vezes superior à do dispositivo sem quaternário, de 2,62 mA/W contra 0,45 mA/W, respectivamente. Já a detectividade normalizada, teve um aumento aproximado de 24 vezes maior do que o dispositivo convencional, de 1,14 x 10(10) cmHz(1/2)W(−1) contra 4,83 x 10(8) cmHz(1/2)W(-1), respectivamente. Os resultados apresentados indicam que ambas as propostas de fato melhoraram o desempenho dos dispositivos convencionais na faixa do SWIR.