On-chip fabrication of InAs nanowires device for advanced THz detection

Previous works demonstrated that horizontal InAs nanowires grown by SA-MBE can provide efficient single channel THz detectors although the device design induces a variation of the growth kinetics. In order to advance horizontal InAs NWs as THz detectors, two main improvements are needed: (i) to demonstrate linear devices grown by MOVPE to reduce or eliminate pattern dependent nanowire variation while maintaining a high degree of control on the shape and composition and (ii) to develop a multi-channel design to demonstrate detection of THz polarization state with low or negligible electrical cross-talk. This thesis accepts these challenges and explore fabrication of single and double channel devices. The experiment on single channel device mostly focus on the structural characterization of InAs grown by MOVPE and its electrical properties in dark. In the context of these devices, also the role of encapsulation on the dark current and device stability under laser irradiation was explored. The work on double channel device investigates the degree of electrical cross-talk in connected double channel (CDC) devices and explores an alternative design to achieve isolated double channel (IDC) devices. The latter approach appears highly promising to reach the final goal, although additional elements are required to avoid charge accumulation resulting in destructive discharge during electrical measurements.

Studi precedenti hanno dimostrato che i nanofili orizzontali di InAs cresciuti mediante SA-MBE possono fornire efficienti rilevatori THz a canale singolo sebbene il design del dispositivo induca una variazione della cinetica di crescita. Per migliorare le prestazioni dei nanofili orizzontali di InAs come rilevatori THz, sono necessari due miglioramenti principali: (i) dimostrare la fabbricazione di dispositivi lineari cresciuti con MOVPE per ridurre o eliminare la variazione dei nanofili in base al modello di disegno pur mantenendo un elevato grado di controllo sulla forma e sulla composizione e (ii) sviluppare un design multicanale per dimostrare il rilevamento dello stato di polarizzazione del THz con interferenza bassa o trascurabile. Questa tesi accetta queste sfide ed esplora la fabbricazione di dispositivi a canale singolo e doppio. Il lavoro sul dispositivo a canale singolo si concentra principalmente sulla caratterizzazione strutturale dell' InAs cresciuto con MOVPE e le sue proprietà elettriche al buio. Nel contesto di questi dispositivi, anche il ruolo dell'incapsulamento sulla corrente al buio e sulla stabilità del dispositivo sotto irradiazione laser è stato esplorato. Il lavoro sui dispositivi a doppio canale indaga il grado di interferenza elettrica nei dispositivi a doppio canale collegato ed esplora un progetto alternativo per ottenere dispositivi a doppio canale isolato. Quest'ultimo approccio sembra molto promettente per raggiungere l'obiettivo finale, sebbene siano necessari elementi aggiuntivi per evitare l'accumulo di carica con conseguente scarica distruttiva durante le misure elettriche.