InP/InGaAs/InP红外光电阴极时间响应特性的模拟研究

文中理论研究了InP/In0.53Ga0.47As/InP异质结透射式红外光电阴极的时间响应特性,光谱响应范围1.0～1.7 m。在场助偏压的作用下,模拟计算了光激发的电子在阴极内部的传输特性。模拟计算表明,光电阴极的响应速度随场助偏压的增大而加快;随光吸收层厚度的增大而减慢;随光吸收层掺杂浓度的增大,光电阴极的响应速度变慢。发射层厚度及掺杂浓度的增大都会使得阴极的响应时间加长。经过对阴极结构参数和掺杂浓度的优化,得到在吸收层和发射层厚度分别为2 m、0.5 m,掺杂浓度分别为1.51015 cm-3、1.01016 cm-3时,在适当场助偏压下光电阴极的响应时间可优于100 ps。     

近红外响应的III-V族半导体光电阴极材料及工艺

随着GaAs负电子亲和势(NEA)半导体光电阴极在我国的成熟和应用,半导体光电阴极的进一步研究将往更长波的近红外发展。针对透射式半导体光电阴极器件,系统总结了近红外波段响应良好的GaAs、InGaAs、InGaAsP Ⅲ-V族外延材料特性及相应商业化产品的应用领域和性能。通过文献调研本文进一步归纳了不同波段NEA光电阴极和转移电子光阴极适用的材料结构,并结合传统GaAs NEA光电阴极工艺讨论了InGaAs、InGaAsP材料及阴极工艺的难点。     

近红外响应的Ⅲ-V族半导体光电阴极材料及工艺北大核心

随着GaAs负电子亲和势(NEA)半导体光电阴极在我国的成熟和应用,半导体光电阴极的进一步研究将往更长波的近红外发展。针对透射式半导体光电阴极器件,系统总结了近红外波段响应良好的GaAs、InGaAs、InGaAsP Ⅲ-V族外延材料特性及相应商业化产品的应用领域和性能。通过文献调研本文进一步归纳了不同波段NEA光电阴极和转移电子光阴极适用的材料结构,并结合传统GaAs NEA光电阴极工艺讨论了InGaAs、InGaAsP材料及阴极工艺的难点。     

分子束外延生长的连续工作InGaAs/InP隐埋异质结激光器

人们对用于1.0～1.7μm波长光纤通信系统光源的以InGaAsP和InGaAs作有源层的半导体激光器已进行了广泛研究。本文报导一种采用分子束外延生长制备的InGaAs/InP隐埋异质结激光器,该激光器的隐埋层是用液相外延生长的。InGaAs/InP隐埋异质结激光器的结构如图1所示。该激光器是以掺Sn(100)InP为衬底,用分子束外延生长:(1) n-InP限制层;(2) 非掺杂(n-型)InGaAs有源层;(3) p-InP限制层。接着用液相外延生长隐埋层(p-InP层和n-InP层),再用分子束外延生长p-InGaAs顶层。在分子束外延生长     

平面型InGaAs/InP APD边缘提前击穿行为的抑制

平面型雪崩光电二极管(APD)在结弯曲处具有高的电场,导致在结边缘的提前击穿.运用FEMLAB软件对不同工艺流程制备的三种不同结构平面型InP/InGaAs APD的电场分布进行了二维有限元模拟,在表面电荷密度为5×1011cm-2时分析了吸收层厚度、保护环掺杂浓度、保护环和中央结纵向及横向间距等因素对边缘提前击穿特性的抑制程度.比较了这三种结构的InP/InGaAs APD在边缘提前击穿的抑制特性的优劣.通过理论研究对平面InP/InGaAs APD进行了优化.     

短波红外阈场助式光电阴极p-InGaAs/p-InP异质结设计与仿真

针对一种短波红外阈透射式光阴极,简要介绍其光子吸收层和电子发射层分离式异质结结构后,结合异质结两侧对红外光子显著吸收效应参数和对电子高效输运特性参数进行建模,详细研究了场助电压对p-p型异质结能带结构和对短波红外阈透射式光电阴极的影响。研究结果显示:Schottky势垒偏压至少要达到8 V才能较好消除p-In Ga As/p-In P异质结的势垒影响。此时,为达到较小的漏电流,In0.53Ga0.47As光吸收层厚度2μm,In P发射层厚度1μm,掺杂浓度均为1×1016 cm-3。     

InP基长波长光发射OEIC材料的MOCVD生长

为了生长制作器件所需的外延片,采用低压金属有机物化学气相沉积方法在半绝缘InP衬底上生长了InP/InGaAs异质结双极晶体管(HBT)结构、1.55μm多量子阱激光二极管以及两者集成的光发射光电集成电路材料结构.激光器结构的生长温度为655℃,有源区为5个周期的InGaAsP/ InGaAsP多量子阱(阱区λ＝1.6μm,垒区λ＝1.28μm);HBT结构则采用550℃低温生长,其中基区采用Zn掺杂,掺杂浓度约为2×1019cm-3.对生长的各种结构分别进行了X射线双晶衍射,光致发光谱和二次离子质谱仪的测试,结果表明所生长的材料结构已满足制作器件的要求.     

低噪声高速InGaAs／InP—SAGM—APD

介绍一种用于远程、大量容、长波长光纤通信系统的较理想的光电探测器——InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD 的优化设计、制造及其特性。     

ft =203GHz的超高速InP/InGaAs双异质结晶体管

为了适应数字及模拟电路带宽的不断增加,我们在传统的台面结构基础上利用BCB钝化平坦化工艺技术,设计并研制了InP/InGaAs/InP双异质结双极型晶体管。我们研制的晶体管ft达到203GHz,是目前国内InP基DHBT的最高水平,发射极尺寸为1.0μm×20μm,电流增益β为166,击穿电压为4.34V,我们的器件采用了40nm高掺杂InGaAs基区,以及203nm含有InGaAsP复合式结构的集电区。该器件非常适合高速中功耗方面的应用。     

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)。     

VPE生长带缓冲层和保护环的InGaAs/InP异质结APD的高灵敏度

采用VPE技术制作具有InGaAsP缓冲层的平面型InGaAs/InP异质结APD。为避免边缘击穿,采用了保护环结构。当传输速率为280Mb/S、误码率为10~(-9)时,平均可接收光功率低达-43dBm,它分别比1.52μm和1.59μm Ge-APD提高了2dB和7dB。     

Cd扩散在光电器件中的应用

本文着重论述了Cd扩散在InGaAsP/InP双异质结激光器(DH-LD)和雪崩光电二极管(APD)中的应用以及Cd扩散的特性。     

带有阶梯缓变集电区的InP/InGaAs/InP DHBT材料研究

设计并生长了一种新的InP/InGaAs/InP DHBT结构材料,采用在基区和集电区之间插入两层不同禁带宽度的InGaAsP四元系材料的阶梯缓变集电结结构,以解决InP/InGaAs/InP DHBT集电结导带尖峰的电子阻挡效应问题。采用气态源分子束外延(GSMBE)技术,通过优化生长条件,获得了高质量的InP、InGaAs以及与InP晶格相匹配的不同禁带宽度的InGaAsP外延材料。在此基础上,成功地生长出带有阶梯缓变集电区结构的InP基DHBT结构材料。     

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。     

低阈值1.5微米波长InGaAsP/InP隐埋双异质结结构激光器

<正> 最近日本 NTT 武藏野通研所制出目前最低阈值的1.5微米波长 InGaAsP/InP 隐埋双异质结结构激光器。首先使用低温液相外延防回熔技术在 InP(100)衬底上生长掺锡的4.5微米厚的 InP 层,继之生长0.2微米厚的未掺杂的 InGaAsP 有源层(生长温度为602℃),再生长掺锌的3微米厚的 InP 层,最后生长掺锌的1微米厚的 InGaAsP 帽层(禁带宽度 E_g=0.95电子伏);淀积 SiO_2,沿<110>方向用射频溅射光刻技术刻出二氧化硅条,台面刻蚀直到 n 型 InP 层;二次液相外延掺锌 p 型 InP 层(2.5微米厚)和 n 型 InP     

低暗电流InGaAs PIN光电二极管

本文研究了1.0～1.6μm 波长范围低暗电流 InGaAs/InP PIN 光电二极管。阐明了造成通常 InGaAs/InP 光电二极管暗电流的原因是通过 InGaAsp-n 结不稳定表面的漏电流。制造了一种新式结构的光电二极管,并对其光电特性进行了研究。在这种结构中,p-n 结的边缘露在 InP 表面,结果得到了暗电流低于1nA 的稳定的 InGaAs/JnP 光电二极管,此值约为锗光电二极管的1/1000。     

MBE脱氧条件与InGaAs/InP APD性能的相关性

InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD）对近红外光具有高敏感度,使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂,厚度尺寸从量子点到几微米不等,性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用固态源分子束外延（MBE）技术分别在As和P气氛保护下对InP衬底进行脱氧处理并外延生长晶格匹配的In_0.53Ga_0.47As薄膜和APD结构材料。实验结果表明,As脱氧在MBE材料质量方面比P脱氧具有明显的优势,可获得陡直明锐的异质结界面,降低载流子浓度,提高霍尔迁移率,延长少子寿命,并抑制器件中点缺陷或杂质缺陷引起的暗电流。因此,As脱氧可以有效提高MBE材料的质量,这项工作优化了InP衬底InGaAs/InP外延生长参数和器件制造条件。     

具有抑制边缘击穿的层叠结结构的平面型InGaAs/InP盖革雪崩光电二极管的设计

通过有限元分析设计了具有抑制边缘击穿的层叠边缘结结构的平面型InGaAs/InP盖革雪崩光电二极管. 通过仔细地控制中央区域结的深度,光电二极管的击穿电压降至54.3V; 同时通过调整InP倍增层的掺杂浓度和厚度,沿器件中轴的电场分布也得到了控制. 在有源区的边缘采用层叠pn结结构有效地抑制了过早边缘击穿现象. 仿真模拟显示四层层叠结构是边缘击穿抑制效果和制造工艺复杂度的一个好的折衷方案,该结构中峰值电场强度为5.2E5kV/cm,空穴离化积分最大值为1.201. 本文提供了一种设计高性能的InGaAs/InP光子计数雪崩光电二极管的有效方法.     

磷砷镓铟禁带宽度的光电压光谱法测定

采用光电压光谱法测定InGaAsP/InP单异质结和双异质结外延材料的禁带宽度,为此材料和器件的研制提供了一种简便而有效的测试方法。     

InGaAsP/InGaAs双结太阳电池研究

本文采用MOCVD设备生长了与InP晶格匹配的InGaAs(P)光伏器件。分析了InGaAsP/InGaAs (1.07/0.74 eV)双结太阳电池的QE与I-V特性。在AM1.5D光谱下,InGaAsP/InGaAs双结太阳电池的开路电压,短路电流,填充因子及转换效率分别为0.977 V, 10.2 mA/cm,80.8%,8.94%。对于InGaAsP/InGaAs双结太阳电池,在聚光条件下,其最大转换效率在280个聚光倍数下达到了13%。这一结果预示了GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结太阳电池的潜在应用前景。