Leistungsfähige Infrarotdetektoren mit hoher Betriebstemperatur auf Basis antimonidischer Übergitter

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Der spektroskopische Fingerabdruck von Substanzen im Infraroten wird in modernen Anwendungen mit thermoelektrisch gekühlten Photodetektoren identifiziert. Diese Arbeit untersucht und optimiert InAs/GaSb-Übergitter als Detektormaterial für thermoelektrisch gekühlte Infrarot-Photodetektoren. Hochleistungs-Infrarotdetektoren für den Spektralbereich von 3-12 µm sind entscheidend für die Infrarot-Spektroskopie, die in Industrie und Forschung eine wichtige Analysemethode darstellt. Diese Detektoren werden aus Halbleitermaterialien gefertigt und zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit und Sensitivität aus. Der Fokus liegt auf der Entwicklung von Infrarotdetektoren, die auf dem Halbleiter-Quantensystem InAs/GaSb-Übergitter basieren, wobei der durch thermoelektrische Kühlung erreichbare Betriebstemperaturbereich untersucht wird. Die Einstellbarkeit der Bandlückenenergie wird durch Variation der Übergitterkomposition temperaturabhängig analysiert. Die elektrooptische Charakterisierung dieser Detektoren zeigt temperaturabhängige Leistungsgrenzen, die auf fundamentale Materialeigenschaften zurückzuführen sind. Nach der Optimierung der Detektoren wird deren Eignung für echtzeitfähige Infrarot-Spektroskopie demonstriert, indem ein Labordemonstrator zur Detektion rückgestreuter Strahlung zur Identifikation chemischer Substanzen eingesetzt wird.