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。     

p-i-n InP/InGaAs光电探测器的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/In0.53Ga0.47As/In0.53Ga0.47As光电探测器的结构,并模拟了该结构中吸收层浓度和台阶宽度对暗电流以及结电容的影响。结果表明,随着吸收层掺杂浓度的逐渐增大,器件的暗电流逐渐减小,结电容逐渐增大。当台阶宽度变窄时,器件的暗电流随之减小,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,器件的结电容基本不变;当光强增大到1 W/cm2时,器件的结电容迅速增大。器件的结电容随频率的升高而减小,其峰值由缺陷能级引起。     

气态源分子束外延生长扩展波长InGaAs探测器性能分析

从理论与实验两方面对截止波长为1.7μm(x=0.53),1.9μm(x=0.6)和2.2μm(x=0.7)p in InxGa1-xAs探测器性能进行了研究.对探测器暗电流的研究结果表明,扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器在反向偏置低压区,欧姆电流占据主导地位;在反向偏置高压区,缺陷隧穿电流占主导地位;且扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器的暗电流比In0.53Ga0.47As探测器增加较大.对探测器R0A随温度及i层载流子浓度变化关系的研究结果表明,在热电制冷温度下探测器性能可得到较大提高,i层的轻掺杂可使探测器的R0A得到改善.     

近红外InGaAs探测器台面结构对器件性能的影响

采用湿法腐蚀方式在PIN型InP/In0.53Ga0.47As/InP材料上制备了不同台面结构的正照射In0.53Ga0.47As探测器,通过比较不同结构器件的性能,如暗电流、信号、噪声,研究了器件性能跟器件结构之间的关系,并分析影响器件性能的因素。研究结果表明,探测器的暗电流、噪声与台面面积是成线性关系的,而信号与台面面积则不是线性关系。探测器的台面可分为光敏区和光敏区外部分,光敏区外部分对暗电流、噪声的贡献与光敏区是一致的,但对信号的贡献这两部分则是不一致的,这主要是由于衬底反射和器件之间的沟道光生载流子的侧向扩散所造成的。     

短波红外In0.53Ga0.47As探测器的实时γ辐照研究

空间应用短波红外InGaAs探测器的性能不断提高,对辐照损伤越来越敏感.通过实时测试的方法,研究了不同剂量和不同剂量率的γ辐照对晶格匹配In0.53Ga0..47As探测器电流-电压特性的影响.发现在反向偏压下,辐照在器件中引起的光电流约为2 nA.辐照还会在器件引入累积损伤,导致器件的暗电流增加,并且在辐照结束后的十几分钟内不会发生恢复.当剂量率一定时,器件暗电流随着辐照剂量的增加而增大,但增大的速度趋于变缓.当总剂量一定时,器件接受的辐照剂量率越大,其暗电流的增加越多.     

In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管的数值模拟研究

建立了SACM型In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管(APD)的分析模型,通过数值研究和理论分析设计出高性能的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As APD。器件设计中,一方面添加了In0.52Al0.48As势垒层来阻挡接触层的少数载流子的扩散,进而减小暗电流的产生;另一方面,雪崩倍增区采用双层掺杂结构设计,优化了器件倍增区的电场梯度分布。最后,利用ATLAS软件较系统地研究并分析了雪崩倍增层、电荷层以及吸收层的掺杂水平和厚度对器件电场分布、击穿电压、IV特性和直流增益的影响。优化后APD的单位增益可以达到0.9 A/W,在工作电压(0.9 Vb)下增益为23.4,工作暗电流也仅是纳安级别(@0.9 Vb)。由于In0.52Al0.48As材料的电子与空穴的碰撞离化率比InP材料的差异更大,因此器件的噪声因子也较低。     

InP基PIN型探测器中接触层掺杂对In_(0.53)Ga_(0.47)As材料光致发光特性的影响

利用MOCVD在InP衬底上制备InP/In0.53Ga0.47As/InP双异质结PIN型材料,通过对本征层In0.53Ga0.47As材料的光致荧光谱研究,发现PIN结构中两侧InP材料的掺杂特性对中间In0.53Ga0.47As材料的光致发光特性有明显的影响。本文通过对两侧InP材料的变掺杂处理,实现了In0.53Ga0.47As材料光致发光特性的有效提高。     

新型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器暗电流特性

对基于 Ga As/ Al Ga As系子带间吸收的一种新型量子阱红外探测器 ,采用 Poisson方程和 Schrodinger方程 ,计算了新器件结构的能带结构、电子分布特性 ,在此基础上采用热离子发射、热辅助遂穿模型对器件的暗电流特性进行了模拟 ,计算结果与器件实测的暗电流特性吻合得很好 ,说明热离子发射、热辅助遂穿机制是形成器件暗电流的主要构成机制 ,增加垒高、降低阱中掺杂浓度及降低工作温度是抑制器件暗电流的主要途径 ,计算结果对进一步优化器件的设计将起到重要的理论指导作用 .     

共振隧穿弱光探测器的分子束外延生长条件优化

对一种共振隧穿弱光探测器的分子束外延生长条件进行了研究。对探测器结构进行设计,研究了不同Al束流和不同生长温度下In0.52Al0.48As材料的生长质量,结合X射线衍射及原子力显微镜测试结果确定了In0.52Al0.48As材料的最佳生长条件。研究了不同Ga束流下In0.53Ga0.47As材料的生长质量,并采用一种衬底变温的生长方法解决了恒温生长较厚In0.53Ga0.47As外延层时表面容易出现点状突起的问题,获得了平整的In0.53Ga0.47As外延表面。分别采用恒温和变温的生长方法制备了探测器样品,并对其电流-电压特性及光响应进行了测试,测试结果表明,采用变温生长方法制备的探测器样品具有更高的峰值电流和光响应。     

InP基RTD特性的数值模拟研究

采用基于非平衡格林函数法(Non-equilibrium Green’s function,NEGF)量子输运模拟器WinGreen对InP基共振隧穿二极管(RTD)的输运特性进行了计算模拟,分析了Ga0.47In0.53As/AlAs以及富In组份势阱双势垒结构几何参数、散射参数、发射区和集电区掺杂浓度以及隔离层厚度对InP基RTD器件I-V特性的影响。模拟结果表明,采用富In组份的势阱有利于降低峰值电压,提高发射区掺杂浓度有利于增大峰值电流密度,而散射则会导致谷值电流增大,影响其负阻特性。     

New dark current component of InGaAs／InP HPDs confirmed by DLTS

The dark current of In_(0.47) Ga_(0.53) As/InP heterojunction photodiodes (HPDs) was analysed. We found that there exists a new dark current component-deep level-assisted tunnelling current.DLTS was used to measure the In_(0.47)Ga_(0.53)As/InP HPDs. An electronic trap which has a thermal activation energy of O.44 eV, level concentration of 3.10×10^(13)cm^(-3) and electronic capture cross section of 1.72×10^(12)cm^2 has been found.It s existence results in the new tunnelling current.     

156GHz 0.15μm GaAs Metamorphic HEMT器件研制

应用电子束直写技术成功制作了栅长0.15μm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As GaAs MHEMT。从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件源漏间距,从而减小了器件寄生参数,达到了较好的器件性能。最终制作的In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT饱和电流达到495mA/mm,夹断电压-0.8V,在Vgs为-0.19V时的最大非本征跨导gm为1032mS/mm,截止频率ft达到156GHz,最大振荡频率fmax大于150GHz。     

In_（0．53）Ga_（0．47）A_S表面钝化及降低界面态密度的方法

采用ＰＥＣＶＤ技术，以ＴＥＯＳ为源，对Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ材料进行表面钝化，研究了ＳｉＯ２／Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ的界面态，提出降低界面态密度的方法，使其降低到８．５×１０１０ｅＶ－１ｃｍ－２．     

InP基一镜斜置三镜腔型光电探测器理论分析及实验研究

介绍了一种新型长波长InP基一镜斜置三镜腔型（OMITMiC）光电探测器，并对其进行了数值模拟。介绍了该光电探测器的两项关键制备工艺。首先，利用动态掩膜湿法腐蚀技术，通过调节HCl：HF：CrO3腐蚀溶液的选择比。在与InP晶格匹配的In0.72Ga0.28As0.6P0.4外延层上制备出了不同倾角的楔形结构。其次，利用选择性湿法腐蚀技术，通过FeCl3；H2O溶液对In0.53Ga0.47As牺牲层的腐蚀，制备出了具有InP／空气隙的高反射率分布式布拉格反射镜（DBR）。     

InP/In_xGa_(1-x)As异质结构中Zn元素的扩散机制

采用闭管扩散方式实现了Zn元素在晶格匹配InP/In_(0.53)Ga_(0.47)As及晶格失配InP/In_(0.82)Ga_(0.18)AS两种异质结构材料中的P型掺杂,利用二次离子质谱(SIMS)以及扫描电容显微技术(SCM)对Zn在两种材料中的扩散机制进行了研究.SIMS测试表明:Zn元素在晶格失配材料中的扩散速度远大于在晶格匹配材料中的扩散速度,而SCM测试表明:两种材料中的实际PN结深度与SIMS测得的Zn扩散深度之间存在一定的差值,这是由于扩散进入材料中的Zn元素并没有被完全激活,而晶格失配材料中Zn的激活效率相对更低,使得晶格失配材料中Zn元素扩散深度与PN结深度的差值更大.SCM法是一种新颖快捷的半导体结深测试法,对于半导体器件工艺研究具有重要的指导意义.     

A DBRTD with a High PVCR and a Peak Current Density at Room Temperature

AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs double-barrier resonant tunneling diodes(DBRTDs) grown on a semi-insulated GaAs substrate with molecular beam epitaxy is demonstrated.By sandwiching the In0.1Ga0.9As layer between GaAs layers,potential wells beside the two sides of barrier are deepened,resulting in an increase of the peak-to-valley current ratio (PVCR) and a peak current density.A special shape of collector is designed in order to reduce contact resistance and non-uniformity of the current;as a result the total current density in the device is increased.The use of thin barriers is also helpful for the improvement of the PVCR and the peak current density in DBRTDs.The devices exhibit a maximum PVCR of 13.98 and a peak current density of 89kA/cm2 at room temperature.     

Dark noise of Ga0.47 In0.53As photoconductive detectors

We have studied the dark noise of planar, interdigitated Ga0.47In0.53As photoconductive detectors by measuring the statistical distribution of the dark current under DC bias. The measurements reveal two interesting results: (i) the probability distribution of the dark current around its DC level is Gaussian and (ii) the standard deviation of the probability distribution grows exponentially with increasing bias voltage. Utilising these data an optimum bias level was calculated to maximise the receiver sensitivity of the detector.     

In_(0.15)Ga_(0.85)As/GaAs和GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As量子阱的静压下光致发光的对照研究

在77K,0—60kbar范围内对在同一衬底上生长的In_(0.15)Ga_(0.85)As/GaAs和GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As量子阱的静压下的光致发光进行了对照研究。在GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As量子阱中同时观察到导带到轻重空穴子带的跃迁。而在In_(0.15)Ga_(0.85)As/GaAs阱中只观察到导带到重空穴子带的跃迁。与GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As的情况相反,In_(0.15)Ga_(0.85)As/GaAs 量子阱的光致发光峰的压力系数随阱宽的减小而增加。在压力大于48kbar时观察到多个与间接跃迁有关的发光峰,对此进行了简短的讨论。     

Influence of window layer thickness on double layer antireflection coating for triple junction solar cells

The optimization of a SiO₂/TiO₂,SiO₂/ZnS double layer antireflection coating（ARC）on Ga_0.5In_0.5P/In_0.02Ga_0.98As/Ge solar cells for terrestrial application is discussed.The Al_0.5In_0.5P window layer thickness is also taken into consideration.It is shown that the optimal parameters of double layer ARC vary with the thickness of the window layer.