Nr umowy: UMO-2018/31/B/ST7/01541
Czas realizacji: 05.07.2019 – 04.01.2023
Koszty całkowite: 1 272 100,00 PLN
Podmiot realizujący: Wojskowa Akademia Techniczna
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Antoni Rogalski

Opis projektu:

Dlaczego wykrywanie etanu? Analizy poziomu etanu w wydychanym powietrzu można wykorzystać do monitorowania stanu zdrowia człowieka. Poziom etanu w powietrzu atmosferycznym wynosi 4 ppb, podczas gdy poziom w wydychanym powietrzu osiąga 0.12 ppb. Wyższe koncentracje wskazują na problemy zdrowotne. Obecnie przyrządy do wykrywania etanu wykorzystują średniofalowy zakres promieniowania podczerwonego (długość fali 3 μm). W projekcie chcemy wykorzystać długofalowy zakres promieniowania podczerwonego ze względu na istnienie charakterystycznych pików absorpcyjnych etanu w tym zakresie (długość fali 12 μm). Dla sugerowanej długości fali promieniowania podczerwonego nie obserwuje się potencjalnych pików absorpcyjnych innych związków, które mogłyby zakłócać analizę. Dodatkowo dwa główne mechanizmy rozpraszające promieniowanie – procesy Rayleigh i Mie, są znacząco ograniczone w tym zakresie.

Głównym celem proponowanego projektu jest zaprojektowanie i osadzenie techniką MBE detektora kaskadowego do detekcji etanu – składającego się z szeregu warstw aktywnych z supersieci-II rodzaju z InAs/InAsSb połączonych ze sobą obszarami tunelowymi – charakteryzującego się krótkimi czasami odpowiedzi i wysokimi wykrywalnościami, pracującego w długofalowym zakresie promieniowania podczerwonego bez chłodzenia kriogenicznego. Oczekujemy, że uda nam się uzyskać wykrywalności na poziomie  >109 Jonesa, szybkość działania ~1 ns dla długości fali 12 μm i temperatur pracy >230 K.

Publikacje:

  1. W. Gawron, Ł. Kubiszyn, K. Michalczewski, J. Piotrowski, P. Martyniuk, “Demonstration of the Longwave Type-II Superlattice InAs/InAsSb Cascade Photodetector for High Operating Temperature,” IEEE Electron Device Letters 43(9), 1487-1490 (2022). MEiN: 140, DOI: 10.1109/LED.2022.3188909
  2. M. Kopytko and A. Rogalski, “Figure of merit for infrared detector materials,” Infrared Physics and Technology 122, 104063 (2022). MEiN: 100, DOI: 10.1016/j.infrared.2022.104063
  3. K. Michalczewski, J. Jureńczyk, Ł. Kubiszyn, P. Martyniuk, “The Dependence of InAs/InAsSb Superlattice Detectors’ Spectral Response on Molecular Beam Epitaxy Growth Temperature,” Applied Sciences 12, 1-11 (2022). MEiN: 100, DOI: 10.3390/app12031368
  4. P. Martyniuk, A. Rogalski, S. Krishna, “Interband Quantum Cascade Infrared Photodetectors: Current Status and Future Trends,” Physical Review Applied 17, 1-36 (2022). MEiN: 140, DOI: 10.1103/PhysRevApplied.17.027001
  5. T. Manyk, J. Rutkowski , P. Martyniuk , A. Rogalski, “Uncertainty in the estimation of the InAs1− xSbx intrinsic carrier concentration,” Infrared Physics and Technology 117, 1-5 (2021). MEiN: 100, DOI: 10.1016/j.infrared.2021.103854
  6. A. Rogalski, M. Kopytko, and P. Martyniuk, W. Hu, “Trends in performance limits of the HOT infrared photodetectors,” Applied Sciences 11(2), 501 (2021). MEiN: 100, DOI: 10.3390/app11020501
  7. M. Rygała , K. Ryczko, T. Smołka , D. Kujawa , P. Martyniuk , T. J. Ronningen , S. Krishna, M. Motyka, “Investigating the physics of higher-order optical transitions in InAs/GaSb superlattices,” Physical Review B 104, 1-10 (2021). MEiN: 140, DOI: 10.1103/PhysRevB.104.085410
  8. A. Rogalski, P. Martyniuk, M. Kopytko, P. Madejczyk, S. Krishna, “InAsSb-based infrared photodetectors: thirty years later on,” Sensors 20, 7047 (2020). MNiSW: 100, DOI: 10.3390/s20247047
  9. A. Rogalski, “Fundamental Detector Performance Limits,” in 2D Materials for Infrared and Terahertz Detectors, Boca Raton CRC Press (2020). DOI: 10.1201/9781003043751