Development of quantum well structures for multi band photon detection

La ricerca qui presentata ਠincentrata sullo sviluppo di tecnologie innovative per la produzione di rivelatori di posizione di fasci fotonici veloci (pBPM) per applicazioni in luce di sincrotrone (SR) e laser a elettroni liberi (FEL). Nel nostro lavoro abbiamo proposto un rilevatore in-situche ha dimostrato velocità  di risposta ed omogeneità  sia per scopi di diagnostica che di calibrazione. I dispositivi sono basati su pozzi quantici (QW) dimateriali semiconduttori InGaAs / InAlAs,che offrono diversi vantaggi grazie alla loro gap di banda diretta e a bassa energia, e all'alta mobilità  elettronica a temperatura ambiente. I QW metamorfici diIn0.75Ga0.25As/In0.75Al0.25As contenenti un gas di elettroni bidimensionali (2DEG) sono staticresciuti tramite epitassia a faci molecolari (MBE). Tali materiali presentano alcune differenze notevoli rispetto al diamante, che ਠil materiale utilizzato per i rivelatori commerciali allo stato dell'arte. Innanzitutto, i costi di produzione e di fabbricazione sono molto pi๠bassi. Poi, il coefficiente di assorbimento ਠmolto superiore al diamante su una vasta gamma di energie di raggi X, il che li rende ampiamente complementari in possibili applicazioni. Inoltre, utilizzando semiconduttori composti si possono fabbricare dispositivi con diverse combinazioni di materiali per la barriera ed il QW;cià²ha permesso di ridurre la gap di energia fino a 0.6 eV. La disponibilità  e la ripetibilità  di fabbricazione dei dispositivi ਠmigliore rispetto a quelle del diamante. Quattro configurazioni di dispositivi a QW pixelati sono stati testati con diverse fonti di luce, come radiazione di sincrotrone, tubo a raggi X convenzionali e laser ultra veloce nel vicinoUV. In questa tesi, dopo aver introdotto i dispositivi a QW per utilizzo comepBPM, saranno riportati e discussii risultati pi๠importanti ottenuti. Tali risultati indicano che questi rivelatori rispondono con tempi di 100-ps a impulsi laser ultraveloci, cioਠun fattore 6 pi๠velocirispetto a rivelatori a semiconduttori commerciali allo stato dell'arte. La precisione raggiunta nella stima della posizione del fascio fotonico ਠdi 800nm, da confrontare con i 150nm di rivelatori a diamante commerciali. Inoltre, i nostri rivelatori di fotoni a QW lavorano a tensioni molto inferiori rispetto aipBPMs esistenti.Infine, test con raggi X da radiazione di sincrotrone mostrano come questi dispositivi presentano elevate efficienze di raccolta di carica, che possono essere imputabili all'effetto di moltiplicazione di carica del gas di elettroni 2D all'interno del pozzo. Tutti questi vantaggi rispetto ai rivelatori esistenti basati sul diamante, rendono i nostri dispositivi potenzialmente molto attrattivi come alternativa a quelli commerciali.