Fabricação e caracterização de um sensor múltiplo sensível à posição

• Autor(a) principal: Souza, Eliasibe Luis de
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/49066
• topic: Microeletrônica; Física; Sensores magnéticos

Este trabalho aborda o design, a fabricação e a caracterização de um sensor óptico de posição, o múltiplo PSD (Position Sensitive Detector). O sensor é composto de 64 PSDs unidimensionais em paralelo. O PSD é um sensor do qual o sinal de saída é uma medida direta do centro de gravidade do spot do feixe de luz que incide sobre ele, devido ao foto-efeito lateral. O múltiplo PSD foi fabricado com tecnologia planar de silício. No processo de fabricação foram utilizadas três máscaras litográficas e realizadas duas implantações iônicas de boro para formação de uma camada tipo-p no substrato de silício tipo-n. O sensor foi caracterizado elétrica e opticamente. Da caracterização elétrica, obtiveram-se informações dos contatos de alumínio e da resistência dos PSDs (resistência média de 570 kΩ), através das medidas I-V. Das medidas I-V feitas entre PSDs vizinhos obteve-se uma tensão de ruptura de 25 V. A caracterização óptica mostrou que os PSDs têm boa linearidade (cerca de 0,1 % de não linearidade) e resolução melhor que 10 μm. Análises com variação de potência do feixe de luz foram realizadas. A partir de 10 μW de potência do feixe, observou-se uma saturação da sensibilidade do PSD em aproximadamente 10 mV/mm e da foto-tensão lateral em aproximadamente 60 mV, quando o feixe estava incidindo num ponto fixo na área ativa a cerca de 5 mm de um contato, numa variação da potência de 78 nW a 65 μW. Medidas de balanceamento com dois feixes também foram realizadas, sendo obtidas funções de transferência com a variação das potências dos dois feixes para distâncias entre feixes de aproximadamente 2 e 11 mm. Elas mostraram que a sensibilidade aumenta com o aumento da potência e a distância entre os feixes. Foram feitas medidas com os dois feixes incidindo em pontos simétricos ao ponto de tensão nula. Alterando a potência de um dos feixes, a foto-tensão lateral varia no mesmo sentido da variação entre as potências dos feixes. Essa medida confirma a utilização do dispositivo como um diferenciador de sinal óptico, que pode ser usado em várias aplicações, e.g. em um espectrômetro diferencial.