Hochsensitive RTD-Photodetektoren im Mittleren Infraroten

Masterprojekt
2015
Hochsensitive RTD-Photodetektoren im
Mittleren Infraroten Spektralbereich
Hintergrund: Im vorliegenden Projekt sollen innovative Infrarotdetektoren auf Basis von Resonanztunneldioden
(RTDs) mit Halbleitern schmaler Bandlücke für den für die (Gas-) Sensorik besonders interessanten
Wellenlängenbereich jenseits 𝜆𝜆 = 2 µm entwickelt und untersucht werden. Dieser Wellenlängenbereich umfasst
die „Fingerabdrücke“ vieler chemischer Verbindungen von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen. Dazu zählen
Treibhausgase, Gifte, Pharmazeutische Produkte, Nahrungsmittel und viele mehr. Die optische (Gas-)Sensorik
erlaubt das gezielte und berührungsfreie Detektieren selbst niedrigster Konzentrationen in Echtzeit. Die
Anwendungsfelder sind vielschichtig und umfassen unter anderem Umwelt- und Medizintechnik,
Sicherheitstechnik und Überwachung industrieller Prozesse.
RTDs werden seit Jahrzehnten experimentell untersucht und ermöglichen es quantenphysikalische Prozesse selbst
bei Raumtemperatur stabil zu betreiben. Seit kurzem werden RTDs auch als hochempfindliche Photodetektoren
erforscht. Dabei zeigen RTDs eine Auflösung bis ans Quantenlimit (Einzelphotonendetektor). Im Rahmen des
Masterprojektes soll das RTD-Prinzip nun auf einen neuen Spektralbereich angewandt werden.
Abbildung: Skizze eines RTD-Photodetektors. Die elektrische
Komponente basiert auf einer Resonanztunnelstruktur (RTS,
grün), die optische auf einem Halbleiter schmaler Bandlücke
(rot). Einfallende Photonen generieren in der optisch aktiven
Halbleiterschicht e--h+-Paare, wobei die h+ im angelegten
elektrischen Feld nahe der RTS akkumulieren und dort über
eine lokale Änderung des elektrostatischen Potentials den
empfindlichen Tunnelstrom erhöhen.
Deine Aufgaben: Im Rahmen der hier ausgeschriebenen
Masterarbeit sollen elektrische und spektroskopische
Untersuchungen an den neuartigen Resonanztunneldioden
durchgeführt werden. Des Weiteren umfasst die Masterarbeit
den Aufbau eines Messplatzes für optoelektronische
Experimente im mittleren infraroten Spektralbereich für
Wellenlängen 𝜆𝜆 > 2.0 µ𝑚𝑚.
Betreuer/Ansprechpartner:
Andreas Pfenning:
[email protected], Raum F070,
Tel.: 0931-31-898-51
Fabian Hartmann:
Tel.: 0931-31-885-79
[email protected], Raum F070,