Original title: Material Characterization and Modeling of Interband Cascade Light Emitting Diodes
Translated title: Material Characterization and Modeling of Interband Cascade Light Emitting Diodes
Authors: Herzánová, Kristína ; Bastard, Gérald (referee) ; Detz, Hermann (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato práce se zaměřuje na charakterizaci materiálů a ztrátových mechanismů heterostruktur používaných v mezipásových kaskádových zařízeních a na modelování mezi-pásových kaskádových elektroluminiscenčních diod (ICLED). Mezipásová kaskádová zařízení, zejména lasery a elektroluminiscenční diody, mají zásadní význam pro fotonické aplikace ve střední infračervené oblasti vzhledem k jejich efektivitě a možnosti integrace do fotonických obvodů. Studie zahrnuje extrakci materiálových parametrů ze spektroskopické elipsometrie a FTIR měření a rozšíření stávajícího transportního modelu o zářivé rekombinační procesy, konkrétně o spontánní emisi v ICLED. Z různých ztrátových mechanismů v těchto zařízeních byla zvláštní pozornost věnována valenční mezipásové absorpci, která zhoršuje výkon mezipámových kaskádových zařízení v oblasti středních infračervených vlnových délek nad 4 m. Výsledky získané na základě experimentální charakterizace vlnovodů tvořených mezipásovými kaskádovými lasery (ICL) zkoumající jejich přenosové ztráty prokázaly vliv valenční mezipásové absorpce za různých operativních podmínek. Tento výzkum přispívá k optimalizaci struktur mezi-pásových kaskádových struktur, která vede ke zvýšení výkonu a širší použitelnosti v oblasti detekce, monitorování životního prostředí a biomedicínské diagnostiky. This thesis focuses on the material and loss characterization of heterostructures used in interband cascade devices and the modeling of interband cascade light-emitting devices (ICLEDs). Interband cascade devices, particularly lasers and light-emitting diodes, are critical for mid-infrared photonic applications due to their efficient operation and potential for integration into photonic circuits. The study involves extracting material parameters from spectroscopic ellipsometry and FTIR measurements, and extending an existing transport model to account for radiative recombination processes, specifically the spontaneous emission in ICLEDs. Among the different loss mechanisms in these devices, particular attention was given to the valence intersubband absorption, which degrades the operation of interband cascade devices in the mid-infrared wavelength region above 4 m. The results, obtained through experimental characterization of interband cascade laser (ICL) waveguides examining their transmission losses, demonstrated the impact of valence intersubband absorption under various operating conditions. This research contributes to the optimization of interband cascade structures, leading to enhanced performance and broader applicability in sensing, environmental monitoring, and biomedical diagnostics.
Keywords: charakterizace vlnovodu; elipsometrie; heterostruktury; materiálová charakterizace; Mezipásové kaskádové elektroluminiscenční zařízení; mezipásový kaskádový laser; rekombinace; spektroskopické techniky; spontánní emise; střední infračervená oblast; valenční mezipásová absorpce; ellipsometry; heterostructures; Interband Cascade Laser (ICL); Interband Cascade Light Emitting Device (ICLED); material characterization; mid-infrared; recombination; spectroscopic techniques; spontaneous emission; valence intersubband absorption; waveguide characterization

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/247327

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-618102


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses