Quelltext der Seite Quantentopf-Infrarot-Photodetektor

Ein '''Quantentopf-Infrarot-Photodetektor''' ({{enS|''quantum well infrared photodetector''}}, kurz '''QWIP-Detektor''') ist ein [[Halbleiterdetektor]] zum Nachweis von [[Infrarotstrahlung]] insbesondere im Bereich 8…14&nbsp;µm. Alternierende [[dünne Schicht]]en (typisch um 50) aus [[III-V-Halbleiter]]n (z.&nbsp;B. [[AlGaAs]]/[[Galliumarsenid|GaAs]]) mit unterschiedlichen [[Bandabstand|Bandabständen]] bilden [[Quantentopf|Quantentöpfe]], die Infrarotstrahlung absorbieren und Ladungsträger freisetzen.

== Eigenschaften ==
Sie werden gekühlt betrieben. Üblich sind Temperaturen unterhalb von 77&nbsp;K, dem [[Siedepunkt]] von [[Stickstoff]]. Heutzutage wird die Kühlung mit [[Stirlingmotor]]en statt flüssigen Stickstoffs bewerkstelligt.<!--Quelle?-->

QWIPs haben einige Vor- und Nachteile gegenüber den in vergleichbaren Anwendungen eingesetzten HgCdTe-[[Fotodiode]]n:<ref>A. Rogalski: [http://antonirogalski.com/wp-content/uploads/2011/12/Quantum-well-photoconductors-in-infrared-detector-technology.pdf ''Quantum well photoconductors in infrared detector technology.''] In: ''[[Journal of Applied Physics]]'', Jahrgang 93, Heft 8, 15. April 2003; Seite 9 im pdf, Seite 4362 im Jahrgang, abgerufen am 27. Juni 2017 (PDF; 1,7 MB; englisch).</ref>

Vorteile:
*geringerer [[Dunkelstrom]]
*geringere Lebensdauer thermisch angeregter Ladungsträger
*schmalbandige spektrale Empfindlichkeit

Nachteile:
*Strahlung darf nicht senkrecht zur Schichtabfolge eintreffen (keine Absorption)
*[[Quantenausbeute]] geringer (10 %) als bei [[HgCdTe]]-Fotodioden (>70 %)

Sie sind prädestiniert für sogenannte ''Focal Plane Arrays'' (Kamerachips) im [[Infrarotstrahlung|Mittleren Infrarot]] (um 10&nbsp;µm Wellenlänge). Aufgrund des geringen Dunkelstromes sind lange Integrationszeiten möglich. Mittels unterschiedlicher Empfangswellenlängen (mehrere Chips) können hochauflösend „Farben“ unterschieden werden.

Aus den Eigenschaften ergeben sich folgende Anwendungen:<ref>Jie Zhang, Win-Ching Hung: [http://www.ece.rochester.edu/courses/ECE580/docs/Quantum_Well_Infrared_Detector_(Jie_Zhang__Win-Ching_Hung).ppt ''Quantum Well Infrared Detector.''] [[University of Rochester]], Department of Electrical and Computer Engineering (ECE), abgerufen am 27. Juni 2017 (Power-Point-Präsentation).</ref>
* [[Erdatmosphäre#Erforschung|Atmosphärenforschung]]
* [[Weltraumforschung]]
* [[Thermografie]] in Wissenschaft und Technik sowie beim Militär

Kamerachips bestehen aus der [[Quantentopf|Quantum-Well]]-Struktur-Platte, die mit einem Auslesechip (''readout integrated circuit (ROIC)'') auf Basis von [[Silizium]] Pixel für Pixel zweidimensional kontaktiert ist.

Kameras mit QWIP-Arrays mit 640&nbsp;×&nbsp;512 Pixeln und hoher Uniformität der Pixel sind preiswert herstellbar.<ref>John Wallace: [http://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-51/issue-07/feature/photonics-products-mwir-and-lwir-detectors-qwips-capture-lwir-images-at-low-cost.html ''Photonics Products: MWIR and LWIR Detectors: QWIPs capture LWIR images at low cost.''] In: ''[[Laser Focus World]]'', 7. Oktober 2015, abgerufen am 27. Juni 2017.</ref> Rauschäquivalente Temperaturdifferenzen von weniger als 10&nbsp;mK sind erreichbar.<!--Quelle?-->

== Quellen und Literatur ==
<references />

[[Kategorie:Teilchendetektor]]