Excitación intensa y rendimiento dependiente de la temperatura de detectores de fotodiodos de pozos cuánticos múltiples de InGaN/GaN
Autores: Caria, Alessandro; De Santi, Carlo; Dogmus, Ezgi; Medjdoub, Farid; Zanoni, Enrico; Meneghesso, Gaudenzio; Meneghini, Matteo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Excitación intensa y rendimiento dependiente de la temperatura de detectores de fotodiodos de pozos cuánticos múltiples de InGaN/GaN
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Fotodetectores
Densidad de excitación
Condiciones de temperatura
Recombinación de portadores
Eficiencia de conversión óptica a eléctrica
Shockley-Read-Hall.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, investigamos el comportamiento de los fotodetectores de Pozo Cuántico Múltiple (MQW) de InGaN-GaN bajo diferentes densidades de excitación (616 uW/cm a 7.02 W/cm) y condiciones de temperatura (de 25 gradosC a 65 gradosC), relacionando los resultados experimentales con la dinámica de recombinación/escape de portadores. Analizamos la eficiencia de conversión de potencia óptica a eléctrica de los dispositivos en función de la intensidad de excitación y la temperatura, demostrando que: (a) a bajas densidades de excitación, hay una disminución en la eficiencia de conversión óptico-eléctrica y en la corriente de cortocircuito con el aumento de la temperatura; (b) las mismas cantidades aumentan con el aumento de la temperatura al utilizar una alta potencia de excitación. Además, (c) observamos un aumento en la señal de las mediciones de fotocorriente en longitudes de onda de excitación sub-banda con el aumento de la temperatura. El comportamiento observado se explica considerando la interacción entre la recombinación de Shockley-Read-Hall (SRH) y el escape de portadores. El primer mecanismo es relevante a bajas densidades de excitación y aumenta con la temperatura, disminuyendo así la eficiencia; el último es importante a altas densidades de excitación, cuando la altura efectiva de la barrera se reduce. Desarrollamos un modelo para reproducir la variación de J con la temperatura; a través de este modelo, calculamos la altura efectiva de la barrera para el escape de portadores y demostramos una disminución de esta barrera con el aumento de la temperatura, que puede explicar el aumento de la corriente de cortocircuito a altas densidades de excitación. Además, extrajimos la posición energética de los defectos responsables de la recombinación SRH, que se encuentran a 0.33 eV de la mitad de la banda prohibida.
Descripción
En este artículo, investigamos el comportamiento de los fotodetectores de Pozo Cuántico Múltiple (MQW) de InGaN-GaN bajo diferentes densidades de excitación (616 uW/cm a 7.02 W/cm) y condiciones de temperatura (de 25 gradosC a 65 gradosC), relacionando los resultados experimentales con la dinámica de recombinación/escape de portadores. Analizamos la eficiencia de conversión de potencia óptica a eléctrica de los dispositivos en función de la intensidad de excitación y la temperatura, demostrando que: (a) a bajas densidades de excitación, hay una disminución en la eficiencia de conversión óptico-eléctrica y en la corriente de cortocircuito con el aumento de la temperatura; (b) las mismas cantidades aumentan con el aumento de la temperatura al utilizar una alta potencia de excitación. Además, (c) observamos un aumento en la señal de las mediciones de fotocorriente en longitudes de onda de excitación sub-banda con el aumento de la temperatura. El comportamiento observado se explica considerando la interacción entre la recombinación de Shockley-Read-Hall (SRH) y el escape de portadores. El primer mecanismo es relevante a bajas densidades de excitación y aumenta con la temperatura, disminuyendo así la eficiencia; el último es importante a altas densidades de excitación, cuando la altura efectiva de la barrera se reduce. Desarrollamos un modelo para reproducir la variación de J con la temperatura; a través de este modelo, calculamos la altura efectiva de la barrera para el escape de portadores y demostramos una disminución de esta barrera con el aumento de la temperatura, que puede explicar el aumento de la corriente de cortocircuito a altas densidades de excitación. Además, extrajimos la posición energética de los defectos responsables de la recombinación SRH, que se encuentran a 0.33 eV de la mitad de la banda prohibida.