InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管InP顶层掺杂研究

通过理论计算和对比实验研究了InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管中InP顶层掺杂浓度对于器件性能的影响.理论结果显示,InP顶层的掺杂浓度越低越有利于抑制边缘击穿,降低隧穿暗载流子产生速率,提高雪崩击穿几率.实验结果显示,顶层非故意掺杂的器件在223K下获得了20%的单光子探测效率和1kHz的暗计数率,其单光子探测效率比顶层掺杂浓度为5×10~(15)/cm~3的器件高3%~8%,而暗计数率低一个量级.结果表明,降低InP顶层的掺杂浓度有利于提高器件性能.     

边缘击穿抑制对InGaAs/InP盖革模式APD性能的影响

基于吸收区倍增区分置(SAM)结构研制了一种用于单光子探测的平面型InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管(APD).着重讨论了边缘击穿抑制效果对器件暗计数率、单光子探测效率,以及后脉冲概率等主要盖革模式性能参数的影响,并对其原因进行了探讨与分析.研究结果表明,有效抑制边缘击穿是获得高性能InGaAs/InP平面型盖革模式雪崩光电二极管的关键因素之一,受边缘击穿抑制效果影响,探测效率随过偏压增速缓慢,而当过偏压达到一定值时,暗计数率与后脉冲概率成倍增加.     

级联倍增InAlAs/InAlGaAs雪崩光电二极管暗电流成分分析

实验制备了级联倍增InAlAs/InAlGaAs雪崩光电二极管,对二极管暗电流随台面直径和温度的变化进行了研究分析。结合暗电流函数模型,利用Matlab软件对暗电流的各成分进行了数值计算,并仿真研究了芯片结构的缺陷浓度Nt和表面复合速率S对暗电流的影响。结果表明,二极管暗电流主要来自于体暗电流,而非表面漏电流。在工作点偏压90V处,受缺陷影响的缺陷辅助隧穿电流Itat在暗电流中占据了主导,并推算出了芯片结构的缺陷浓度Nt约为1019 m-3、吸收区中的缺陷浓度NInGaAs约为7×1015 m-3。由于芯片结构的缺陷主要来源于InAlAs/InAlGaAs倍增区和InGaAs吸收区,而吸收区缺陷占比很少,因此认为缺陷主要来自于异质结InAlAs/InAlGaAs倍增区。