一种InP/InGaAs PIN光电探测器芯片的设计与制作

In Ga As/In P PIN型光电探测器具有低暗电流、高灵敏度和响应速度快的特性,且能够吸收1-1.7μm红外波段光辐射,因此广泛应用于光纤通信系统。该文设计了一种平面型In Ga As/In P PIN光电探测器芯片,重点介绍了该芯片的外延结构与芯片加工工艺,并对芯片参数进行了测试。     

InP／InGaAs单行载流子光电二极管

单行载流子光电二极管（UTC－PD）是一种新型光探测器,其结构包含中性（p型）窄带隙光吸收层和耗尽宽带隙载流子集结层。UTC－PD最大的特点是高饱和输出、高速响应、低工作电压,这主要得益于只用于电子作有源移动载流子的新型工作模式。本文较详细地说明了InP/InGaAsUTC－PD的工作原理、结构设计、制作工艺、特性及其应用,并通过脉冲光响应测试揭示了UTC－PD与pin－PD饱和机理的不同。     

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。     

基于InP/InGaAs HBT技术的单片集成长波长光接收OEIC

采用InP/InGaAs HBT与PIN光探测器单片集成方案,对光接收光电集成电路(OEIC)的外延材料结构和生长、电路设计、制作工艺和性能测试进行了研究.基于自对准InP/InGaAs HBT工艺,实现了1.55μm波长单片集成光接收OEIC.发射极尺寸2μm×8μm的InP/InGaAs HBT直流增益为40,截止频率和最高振荡频率分别为45和54GHz;集成InGaAs PIN光探测器在-5V下响应度为0.45A/W@1.55/μm,暗电流小于10nA,-3dB带宽达到10.6GHz;研制的HBT/PIN单片集成光接收OEIC在2.5和3.0Gb/s速率非归零223-1伪随机码传输工作时可以观察到张开的眼图,灵敏度≤-15.2dBm@BER=10-9.     

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.     

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。     

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.     

高响应度InGaAs PIN光电探测器的研制

分析了影响探测器响应度的各因素,在此基础上设计了InGaAs/InP PIN探测器的外延材料结构并优化了增透膜厚度和p-InP区欧姆接触电极图形的设计,以达到提高响应度的目的。采用MOCVD技术和闭管扩散等工艺制备了器件并测量了其响应度。结果显示,器件的光谱响应范围为1000~1600nm,在1500nm激光的辐照下,5V反向偏压时器件的响应度可达0.95A/W以上。     

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.     

高响应度InGaAs PIN光电探测器的研制

分析了影响探测器响应度的各因素，在此基础上设计了InGaAs/InP PIN探测器的外延材料结构并优化了增透膜厚度和p-InP区欧姆接触电极图形的设计，以达到提高响应度的目的。采用MOCVD技术和闭管扩散等工艺制备了器件并测量了其响应度。结果显示，器件的光谱响应范围为1000-1600nm，在1500nm激光的辐照下，5V反向偏压时器件的响应度可达0.95A/W以上。     

MOCVD生长InGaAs/InP体材料研究

首先给出在InP衬底上利用MOCVD法生长InP、InGaAs的生长条件，而后分别给出了InP／InP的生长特性，InGaAs／InP的组份控制和生长特性及生长温度对InGaAs特性的影响。     

Monolithic integration of InGaAs/InP PIN PD with MISFET on stepless substrate

A low-dark-current (1?2 nA) InGaAs/InP single-heterostructure planar PIN PD was fabricated and integrated with an InP MISFET on stepless substrates. The characteristics of the PIN PD did not change with integration.     

InGaAs/InP界面控制对InGaAs薄膜电学和光学性质 的影响

研究了全固态源分子束外延(MBE)生长InGaAs/InP异质结界面扩散对InGaAs外延薄膜电学和光学性质的影响.通过X射线衍射、变温霍尔测试和变温光致发光等方法对InGaAs薄膜样品进行细致研究.发现在InGaAs/InP界面之间插入一层利用As_4生长的InGaAs过渡层,能够显著改善上层InGaAs(利用As_2生长)外延薄膜的电学性能,其低温迁移率显著提高.同时荧光峰反常蓝移动消失,光学性质有所改善.研究表明利用As_4生长InGaAs过渡层,可显著降低As在InP中反常扩散,获得陡峭的InGaAs/InP界面,从而提高InGaAs材料电学和光学性能.     

带有复合掺杂层集电区的InP/InGaAs/InP DHBT直流特性分析

设计了一种新结构InP/InGaAs/InP双异质结双极晶体管(DHBT),在集电区与基区之间插入n+-InP层,以降低集电结的导带势垒尖峰,克服电流阻挡效应.采用基于热场发射和连续性方程的发射透射模型,计算了n+-InP插入层掺杂浓度和厚度对InP/InGaAs/InP DHBT集电结导带有效势垒高度和I-V特性的影响.结果表明,当n+-InP插入层掺杂浓度为3×1019cm-3、厚度为3nm时,可以获得较好的器件特性.采用气态源分子束外延(GSMBE)技术成功地生长出InP/InGaAs/InP DHBT结构材料.器件研制结果表明,所设计的DHBT材料结构能有效降低集电结的导带势垒尖峰,显著改善器件的输出特性.