Le rouzo, Judikaël (2007) Study of the angular and spectral response of infrared photodetectors. PhD thesis ONERA/DOTA, ONERA/DOTA, EP/X p.185.

Alternative Locations: http://www.imprimerie.polytechnique.fr/Theses/Files/LeRouzo.pdf

Abstract

Infrared detectors have proved to be of particular interest in very various application fields (military, medical, astronomy, environment). Each of them exhibits specific requirements, such that one unique type of infrared detectors can n!
ot be suited for all applications. Nowadays, many different detectors coexist. Yet the traditional figures of merit don’t allow one to compare the performance of different technologies for a specific application. Within the framework of this study, carried out on infrared quantum detectors of high performances such as the quantum well infrared photodetectors (QWIP) and the MCT detectors, we focused on two new figures of merit : the off-band spectral response and the angular response. The first one consists in studying the spectral response of a detector far from the wavelength the detector has been optimised for, thanks to a great dynamics of measurement. The second figure of merit represents the variation of the response of the detector according to the angle of incidence of the incoming light.
The set up of these electro-optical characterizations required the development of innovating test benches.
Among the results obtained during our work on the angular response, let us underline that the shape
of a QWIP angular response doesn’t depend on the etch depth of grating or that the angular response of a MCT detector is flat on a wide angular range. The study of the off-band spectral response, as for it, made it possible to highlight physical phenomena never observed until then on a QWIP photocurrent spectrum. This work shows how important the comprehension of the physical phenomena inside the pixels is. Measurements associated with an accurate model of physical phenomena lead thus to a complete study of the infrared quantum detectors ultimate performances.

Table of content

1 Contexte de la détection infrarouge et enjeux de la thèse
1.1 De l’infrarouge aux détecteurs
1.2 Les détecteurs quantiques infrarouges
1.3 Choix du détecteur infrarouge pour une application donnée
1.4 Émergence de nouveaux besoins en termes de caractérisation de détecteurs
2 Les détecteurs quantiques étudiés : détecteurs à multipuits quantiques et détecteurs HgCdTe
2.1 Introduction
2.2 Généralités sur les détecteurs à multipuits quantiques (MPQ)
2.3 Les détecteurs MPQ étudiés
2.4 Généralités sur les détecteurs quantiques HgCdTe
2.5 Les détecteurs HgCdTe étudiés
3 Protocole expérimental et mesures préliminaires
3.1 Points communs aux différents bancs développés
3.2 Banc de mesure de réponse angulaire
3.3 Banc de mesure de réponse spectrale hors-bande
3.4 Étude expérimentale et théorique de la réponse spectrale hors-bande d’un détecteur MPQ
4.1 Résultats expérimentaux
4.2 Approche théorique et démarche de l’étude
4.3 Modélisation de la structure sans champ électrique appliqué
4.4 Prise en compte du champ électrique aux basses énergies
4.5 Résultats et perspectives
5 Étude expérimentale et théorique de la réponse angulaire
5.1 Étude sur les détecteurs MPQ de l’Institut Fraunhofer IAF « faible-bruit »
5.2 Étude sur le détecteur HgCdTe « classique »
5.3 Étude sur le détecteur HgCdTe bi-spectral
Conclusions et perspectives

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