p-i-n InP/InGaAs光电探测器电流及电容特性研究

为了实现高灵敏度探测,红外探测器需要得到优化。利用Silvaco器件仿真工具研究了p-i-n型InP/In_0.53Ga_0.47As/In_0.53Ga_0.47As光电探测器结构,模拟了结构中吸收层浓度和台阶宽度对暗电流及结电容的影响。结果表明,随着吸收层掺杂浓度的逐渐增大,器件暗电流逐渐减小,结电容逐渐增大;当台阶宽度变窄时,器件暗电流随之减小,结电容也随之变小。最后研究了光强和频率对器件结电容的影响：在低光强下,器件结电容基本不变;当光强增大到1 W/cm²时,器件结电容迅速增大;器件结电容随频率的升高而减小,其峰值由缺陷能级引起。     

InGaAs/InP红外雪崩光电探测器的研究现状与进展

近年来,量子卫星通信、主动成像等先进技术的应用取得了较大的进展,InGaAs/InP雪崩光电探测器作为信息接收端的核心器件起到了至关重要的作用.本文系统介绍了InGaAs/InP雪崩光电探测器的工作原理,分析了器件结构设计对暗电流特性的影响,对盖格模式下多种单光子探测电路进行了综述,同时对新型金属-绝缘体-金属结构设计的研究进展进行了介绍和展望.     

InGaAs/InP雪崩光电二极管暗电流机理研究

基于InGaAs/InP雪崩光电二极管,讨论吸收层厚度和少子寿命以及倍增层厚度和少子寿命对暗电流的影响。研究表明,吸收层厚度影响热产生复合(shockley-read-hall, SRH)和缺陷辅助隧穿(trap-assisted tunneling, TAT)暗电流大小,而倍增层厚度则对TAT和直接隧穿(band-band tunneling, BBT)暗电流影响较大。少子寿命可以等效为缺陷的影响,因而对与缺陷相关的SRH和TAT暗电流影响较大。对暗电流机理的分析,为研究低暗电流高信噪比的雪崩器件提供良好的理论预测。     

基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的高速单光子探测器雪崩特性研究

报道了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管、1.25 GHz正弦波门控及贝塞尔低通滤波器的1.25 GHz高速短波红外单光子探测器.通过调整比较电路的鉴别电平, 实验研究了单光子探测器雪崩信号幅度随反向直流偏压的变化.随着鉴别电平的提高, 单光子探测器的探测效率及暗计数率均呈指数衰减, 而后脉冲概率先增大到一个峰值, 然后减小.研究表明, 为获得更高的性能, 需要尽量降低单光子探测器的鉴别电平.     

长波长、高灵敏度的InP／InGaAs谐振腔光电探测器

本文报道了一种能够实现高速、高灵敏度的InP基谐振腔增强型（RCE）光电探测器。它采用衬底入光方式，解决了在InP衬底上外延生长的InP/InGaAs介质膜分布布拉格反射镜（DBR）反射率低的问题，该探测器的吸收层厚度为0.2μm，在波长1.583μm处获得了80%的峰值量子效率，同时为了降低探测器的固有电容，利用质子注入技术使得器件的部分电极绝缘，实验结果表明质子注入不影响RCE光电探测器的量子效率。     

InGaAs/InP台面型pin高速光电探测器

介绍了一种应用于5G通信系统的高速光电探测器,设计了InP基台面型pin高速光电探测器材料结构,通过理论计算及软件模拟得到响应度和带宽随耗尽层厚度的变化规律,并对材料结构进行优化.制备了光敏面直径为20 μm及耗尽层厚度分别为1.0、1.3和1.5μm的器件.对比响应度和带宽的理论值与实测值,结果表明实测值与理论值相符...     

InGaAs PIN光电探测器的暗电流特性研究

从理论上分析了In0.53Ga0.47As PIN光电探测器在不同掺杂浓度及反向偏压下的暗电流特性,并与研制的器件的实测结果进行了比较和讨论.模拟结果表明:在低偏压下,器件中的产生复合电流起主要作用,偏压增大时,隧道电流起主要作用,且In0.53Ga0.47As光吸收层的载流子浓度对器件的暗电流有很大的影响,实测器件特性与模拟结果完全符合.文中还对器件结面积和电极尺寸等对暗电流的影响进行了比较和分析.     

10Gbit/s台面型InGaAs/InP pin高速光电探测器

利用数值计算方法分析了高速光电探测器的耗尽区宽度与响应度及响应速度的关系.分析结果表明,耗尽区宽度选择应在响应度和响应速度之间折中,在响应度满足使用要求的情况下,尽量提高响应速度.利用该分析结果设计了台面型InGaAs/InP pin高速光电探测器材料结构.通过优化腐蚀工艺与钝化工艺,解决了器件腐蚀形貌和钝化问题.结合其他微细加工工艺完成了器件的制备,器件光敏区直径50 μm.测试结果显示,在反向偏压为5V时,暗电流小于1 nA,电容约为0.21 pF.此外,在1 310 nm激光辐照下,器件的响应度约为0.95 A/W,-3 dB带宽超过10 GHz,其性能满足10 Gbit/s光纤通信应用要求.     

SOI波导与InGaAs/InP光电探测器的集成

成熟的CMOS技术可制备无源光学器件,但高效光源和高性能光探测仍需要III~V族半导体材料。综述了近期III~V族外延片与SOI(silicon-on-insulator)波导集成的键合技术,按键合材料的不同分为无机和有机材料键合。着重分析了各种InGaAs/InP光电探测器与SOI波导集成的光耦合方案,并对其优缺点进行对比。同时给出设计的一种倏逝波耦合的InGaAs/InP光电探测器,用时域有限差分(FDTD)法对器件光学特性进行了模拟,以SOI上有机键合的方式,获得95%的探测器吸收效率,表明该SOI波导集成的光电探测器可实现小体积、低损耗及高响应度的光探测,符合片上光互连系统的要求。     

InP/InGaAs探测器氮化硅钝化膜的ICPCVD生长技术

采用ICPCVD工艺对InP/InGaAs探测器进行SiNx薄膜钝化,讨论了不同气体比例、射频功率和反应压力对SiNx薄膜应力和致密性的影响.初步得到了低应力、良好致密性的SiNx薄膜沉积工艺.利用此工艺制作的InP/InGaAs探测器在偏压为-10 mV的暗电流比PECVD工艺制作的器件降低了一个数量级,为4.4×10-8 A.     

Cadmium sulfide passivation of InGaAs/InP mesa p-i-n photodiodes

A cadmium sulfide (CdS) passivation process was demonstrated for the first time on InGaAs/InP p-i-n mesa photodetectors. The passivated devices produced lower reverse bias leakage currents in comparison to devices that received only a thermally deposited SiO₂ film. The subsequent deposition of SiO₂ on the passivated devices produced virtually no change to the aforementioned leakage currents even after undergoing a 3-h, 300°C thermal treatment. In contrast, similar SiO₂ capped devices, fabricated without the CdS passivating layer, show a large increase in leakage current when subjected to the same thermal cycle. Leakage current versus mesa diameter measurements suggest these results are due to reduce surface recombination at the exposed mesa sidewall. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results indicate the S:Cd ratio of these films to be 0.77.     

空间遥感用InGaAs短波红外探测器

简要比较了短波HgCdTe与InGaAs探测器的性能,介绍了PIN探测器的结构和主要性能指标,综述了InGaAs探测器的研究进展,特别是我国空间遥感用InGaAs的研究进展,并说明了研制空间遥感用InGaAs/InP光电探测器的意义.     

高速InP/InGaAs雪崩光电二极管

采用分层吸收渐变电荷倍增(SAGCM)结构,通过两次扩散、多层介质淀积、AuZn p型欧姆接触、AuGeNi n型欧姆接触等工艺,设计制造了正面入射平面InP/InGaAs雪崩光电二极管,器件利用InGaAs做吸收层,InP做增益层,光敏面直径50 μm;测试结果表明器件有正常的光响应特性,击穿电压32～42 V,在低于击穿电压2 V左右可以得到大约10A/W的光响应度,在0到小于击穿电压1 V的偏压范围内,暗电流只有1 nA左右;器件在2.7 GHz以下有平坦的增益.     

双异质结扩展波长InGaAs PIN光电探测器暗电流研究

模拟分析了三种不同结构的双异质结扩展波长In0.78Ga0.22As PIN光电探测器在室温下的暗电流特性,并与器件的实际测量结果进行了比较和讨论。结果表明,对于扩展波长的探测器,零偏压附近暗电流主要为反向扩散电流,随着反向偏压增加,产生复合电流和欧姆电流逐渐起主要作用。在InAlAs/InGaAs异质界面处引入的数字递变超晶格以及外延初始生长的InP缓冲层能够有效地改善探测器的暗电流特性。     

Optical properties of Zn-diffused InP layers for the planar-type InGaAs/InP photodetectors

Zn diffusion into InP was carried out ex-situ using a new Zn diffusion technique with zinc phosphorus particles placed around InP materials as zinc source in a semi-closed chamber formed by a modified diffusion furnace.The optical characteristics of the Zn-diffused InP layer for the planar-type InGaAs/InP PIN photodetectors grown by molecular beam epitaxy (MBE) has been investigated by photoluminescence (PL) measurements.The temperature-dependent PL spectrum of Zn-diffused InP samples at different diffusion temperatures showed that band-to-acceptor transition dominates the PL emission,which indicates that Zn was commendably diffused into InP layer as the acceptor.High quality Zn-diffused InP layer with typically smooth surface was obtained at 580 ℃ for 10 min.Furthermore,more interstitial Zn atoms were activated to act as acceptors after a rapid annealing process.Based on the above Zn-diffusion technique,a 50μm planar-type InGaAs/InP PIN photodector device was fabricated and exhibited a low dark current of 7.73 pA under a reverse bias potential of-5 V and a high breakdown voltage of larger than 41 V (I ＜ 10 μA).In addition,a high responsivity of 0.81 A/W at 1.31 μm and 0.97 A/W at 1.55 μm was obtained in the developed PIN photodetector.     

栅长90nm的晶格匹配InAlAs／InGaAs／InP HEMT

文章报道了90nm栅长的晶格匹配InP基HEMT器件。栅图形是通过80kV的电子束直写的,并采用了优化的三层胶工艺。器件做在匹配的InAlAs／InGaAs／InP HEMT材料上。当Vds=1．0V时,两指75μm栅宽器件的本征峰值跨导达到720ms／mm,最大电流密度为500mA／mm,器件的阂值电压为．0．8V,截止频率达到127GHz,最大振荡频率达到152GHz。