Resultados preliminares de un modelo analítico para la determinación de la eficiencia cuántica interna de un detector cuántico, eficiente y predecible
E. Borreguero, A. Ferrero, C. K. Tang, J. Gran, A. Pons, J. Campos, M. L. Hernanz
Descargar artículo
Información básica
Volumen
V50 - N4 / 2017 Ordinario
Referencia
401-409
DOI
http://doi.org/10.7149/OPA.50.4.49027
Idioma
English
Etiquetas
Eficiencia cuántica interna, fotodiodo, PQED.
Resumen
Los detectores de eficiencia cuántica predecible (PQED) han demostrado su potencial para llegar a desarrollar un patrón primario de flujo radiante, basado en el efecto fotoeléctrico del silicio como material semiconductor. Hasta ahora, la eficiencia cuántica interna (IQE) de un radiómetro PQED se determina, a partir de parámetros de diseño y montaje de los dos fotodiodos que lo constituyen, mediante programas de simulación de dispositivos semiconductores. Este trabajo presenta como alternativa un modelo analítico, basado en el estudio de la fotocorriente de Ferrero et al., que considera las distintas regiones internas del fotodiodo y las características del haz incidente. La IQE aumenta con el voltaje de polarización inversa aplicado al PQED y el tiempo de vida de los portadores de carga, mientras que disminuye al aumentar la velocidad de recombinación de superficie y la concentración de impurezas dopantes en el sustrato. Los resultados de IQE obtenidos con el modelo y las simulaciones son similares para longitudes de onda entre 400 nm y 700 nm. Además, el modelo analítico predice un aumento de la IQE con la irradiancia a partir de ciertos niveles, consecuencia de la aparición de suprarresponsividad en los fotodiodos.
Referencias
EMRP European project, "Candela: Towards quantum based photon standards,"
EMRP European project, "New primary standard and traceability for radiometry,"
T. E. Hansen, "Silicon UV-photodiodes using natural inversion layers", Physica Scripta 18, 471-475 (1978).
M. Sildoja, F. Manoocheri, M. Merimaa, E. Ikonen, I. Müller, L. Werner, J. Gran, T. Kübarsepp, M. Smîd, M.L. Rastello, "Predictable quantum efficient detector: I. Photodiodes and predicted responsivity", Metrologia 50, 385-394 (2013).
I. Müller, U. Johannsen, U. Linke, L. Socaciu-Siebert, M. Smîd, G. Porrovecchio, M. Sildoja, F. Manoocheri, E. Ikonen, J. Gran, T. Kübarsepp, G. Brida, L. Werner, "Predictable quantum efficient detector: II. Characterization and confirmed responsivity", Metrologia 50, 395-401 (2013).
J. Gran, T. Kübarsepp, M. Sildoja, F. Manoocheri, E. Ikonen and I. Müller, "Simulations of a predictable quantum efficient detector with PC1D", Metrologia 49, 130-134 (2012).
A. Ferrero, J. Campos, A. Pons, A. Corrons, "New model for the internal quantum efficiency of photodiodes based on photocurrent analysis", Applied Optics 44, 208-216 (2005).
M. Sildoja, F. Manoocheri and E. Ikonen, "Reflectance calculations for predictable quantum efficient detector", Metrologia 46, 151-154 (2009).
A. S. Grove, Physics and technology of semiconductors devices. Willey, New York (1967).
M. A. Green, "Self-consistent optical parameters of intrinsic silicon at 300 K including temperature coefficients", Solar Energy Materials & Solar Cells 92, 1305-1310 (2008).
C. M. Herzinger, B. Johs, W. A. McGaham, J. A. Woollam and W. Paulson "Ellipsometric determination of optical constants for silicon and thermally grown silicon dioxide via a multi-sample, multi-wavelength, multi-angle investigation", Journal of Applied Physics 83, 3323-3336 (1998).