InP/InGaAs 隐埋结构雪崩光电二极管

<正> 据日本富士通实验室报导,他们设计并制造了一种具有新型保护环结构的平面 InP/InGaAs 雪崩光电二极管。该二极管和 p-n 结的下面有一个隐埋的 n-InP 层和一个 n-InP 倍增区。在源区的范围内,二极管显示出均匀的倍增特性,最大的倍增因子为30,90％击穿电压下的暗电流为20nA 左右,在1GHz 以下有平坦的频率响应特性。在倍增因子17以下进行了倍增噪     

InP/InGaAsP/InGaAs隐埋结构雪崩光电二极管LPE生长

成功地制作了有效保护环结构InP/InGaAsP/InGaAs雪崩光电二极管。该器件是平面结构,在倍增区,其n-InP层被n~--InP所掩埋。采用两步液相外延生长工艺,在(111)A晶向InP衬底上生长了这种结构。n~--InP二次生长之前,采用回熔技术来减少暗电流。     

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.     

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。     

10Gbit/s InGaAs/InP雪崩光电二极管

基于InGaAs/InP吸收区、渐变区、电荷区和倍增区分离雪崩光电二极管(SAGCMAPD)器件结构,利用数值计算方法,模拟了各层参数对器件频率响应特性的影响.模拟结果表明,吸收层、倍增层厚度及电荷层面电荷密度可影响器件的-3 dB带宽;随增益的增加,器件带宽会逐渐降低;电荷层面电荷密度对器件击穿电压有明显影响.结合此模拟结果,制作出了高速InGaAs/InP雪崩光电二极管,并对器件进行了封装测试.测试结果表明,该结果与模拟结果相吻合.器件击穿电压为30 V;在倍增因子为1时,器件响应度大于0.8 A/W;在倍增因子为9时,器件暗电流小于10 nA,-3 dB带宽大于10 GHz,其性能满足10 Gbit/s光纤通信应用要求.     

平面型InP/InGaAs雪崩光电二极管多级台阶结构研究

平面型雪崩光电二极管(APD)在结弯曲处具有更高的电场,易导致结边缘的提前击穿.运用FEMLAB软件对多级台阶结构的平面型InP/lnGaAs APD的电场分布进行了二维有限元模拟,在表面电荷密度为5×10~(11)cm~(-2)时分析了台阶级数、台阶高度等因素对边缘提前击穿特性的抑制程度.通过理论研究对平面InP/InGaAS APD进行了优化.

Abstract：

For planar-type avalanche photodiode (APD), it is hard to suppress edge pre-breakdown with double-stepped p-region profile. In order to suppress the edge pre-breakdown, amulti-stepped p-region is proposed and studied. A finite element two-dimensional (2-D) simulation is performed to study the electric field of planar-type APD with multi-stepped p-region. The effects of the step number and deep in suppressing the edge pre-breakdown are analyzed and the planar-type APD structure is optimized theoretically.     

长波长高速InGaAs/InGaAsP/InP雪崩光电二极管

采用液相外延法和台面工艺制作了具有中间带隙“梯度层”的倍增区与吸收区分离的长波长InGaAs/InGaAsP/InP雪崩光电二极管(简称SAGM-APD)已经获得初步成功。量子效率67％;0.9V_B时的暗电流<100nA;过剩噪声因子F=5;最大倍增因子M=25;上升和下降时间各为300ps。结果表明,这种新型材料制作的雪崩光电二极管在性能上优于Ge-APD。     

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.     

InGaAs/Si雪崩光电二极管

采用Si/InP低温晶片键合技术,设计并制作了InGaAs/Si雪崩光电二极管.器件利用InGaAs做吸收层,Si做增益层,光敏面大小50μm×70μm;测试结果表明器件有正常的光响应特性,击穿电压为41 V,暗电流为99 nA,此时光电流比暗电流高3个数量级.     

低漏电高增益InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管

根据器件结构的优化设计,严格控制生长参数以及理想的器件制备工艺获得了低漏电高增益InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管。测量了百余支器件,0.9V_b下漏电流I_d<20nA;响应度～(0.7—0.8)mA/mW,最大倍增30—85(入射光波长1.3μm,功率1.6μW),参与倍增的暗电流l_(dm)最小可达0.25nA。     

长波长InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管最佳工作特性

本文结合研制的InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管,讨论了SAGM-APD的技术界线和最佳工作特性。     

InP/InGaAs单行载流子光电二极管

引言 为适应大容量光纤通信和超高速光电子测试系统,光电二极管一直致力于提高带宽。结构设计和工艺技术的改进已经使光探测器取得了极大进步。但随着光放大器及微波/毫米波光子系统的进步,高饱和输出(大信号工作)已成为光电二极管应具备的重要性能。另外,微波光子系统通常需要光生微波/     

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.     

InGaAs／InGaAsP／InP长波长雪崩光电二极管研究

研制了高速、高效、低噪声的InGaAs/InGaAsP/InP长波长(1.0～1.7μm)台面型雪崩光电二极管(φ=75μm),器件采用分离的吸收区、雪崩区和能隙过渡区的SAGM结构。研究了器件最佳结构参数设置、在InP上匹配生长InGaAs、InGa AsP及其厚度和载流子浓度的控制问题。器件最大倍增因子大于50,灵敏度大于0.70μA/μW,暗电流I_D的典型值约为20nA(V_r=0.9V_B)。     

InGaAs/InP雪崩光电探测器异质结结构优化分析

根据一个吸收层、电荷层和倍增层分立结构(SACM)的InGaAs/InP雪崩光电探测器,减薄电荷层的厚度而引入渐变层,保持材料与厚度不变,改进成吸收层、电荷层、过渡层与倍增层分立结构(SAGCM)的雪崩光电探测器,优化了吸收层与倍增层间材料的异质结结构.采用APSYS软件对其能带结构、电场分布以及暗电流和1.55μm的脉冲光响应电流、增益等进行仿真与计算.对比两种器件的性能,结果分析表明,改进后的器件获得更低的穿通值电压,降低探测器在低偏压下的漏电流,同时得到更大的增益.     

InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管阵列性能一致性研究

InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管(APD)阵列的性能与阵列片内均匀性密切相关.阵列面元的主要结构参数有倍增区厚度、电荷层厚度和掺杂浓度、吸收区的厚度以及器件工作的过偏压.它们的不一致性不仅会造成器件本身性能的差异,还为后续的读出电路带来了巨大的挑战.通过研究APD结构参数变化对其击穿电压(Vbreak)、暗计数率(DCR)和单光子探测效率(PDE)的影响,将APD阵列面元间击穿电压波动控制在±1V以内,使暗计数率和光探测效率的波动小于10％,从而得到不同温度下各个结构参数的最大允许波动值,确定了每个温度下制约器件性能的主要因素,为大规模、高性能盖革模式雪崩光电二极管阵列的材料生长和工艺制备提供了理论依据.     

InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管仿真设计

设计了一种InGaAs/InALAs雪崩光电二极管(APD),并利用MEDICI软件进行了模拟仿真.器件采用背入射探测方式.雪崩增益区采用埋层设汁,省略了保护环等结构;并使用双层掺杂,有效降低了增益区电场的梯度变化.由于结构简单,因此仪需要利用分子束外延(MBE)生长精确控制每层结构即可.由于InAlAs材料的空穴与电子的离化率有较大的筹异,因此器件具有较低的噪声因子.     

用汽相外延法生长的高速平面结构InP/InGaAsP/InGaAs雪崩光电二极管

<正> 据日本 NEC 光电研究窒报导,他们采用汽相外延生长方法和 Be~+离子注入保护环结构,实现了平面结构的 InP/InGaAsP/InGaAs 雪崩光电二极管。在1.3μm 和1.3Gbit/s 条件下进行了灵敏度的测量。在10~(-0)误码率的情况下所需的最小平均接收功率为-31.3dBm,此值比     

用VPE法制得的平面型高速InP/InGaAsP/InGaAs雪崩光电二极管

用VPE生长技术和Be~ 注入做保护环,已制得了平面结构的InP/InGaAsP/InGaAs雪崩光电二极管。在1.3μm和1.8G毕特/s下,测量了接收灵敏度。在10~(-9)BER下,获得的最小平均接收电平为-31.3dBm,此值比Ge-APD高1.2dB。