（英）数字递变异变赝衬底上2.6 μm In0.83Ga0.17As/InP光电探测器的性能改进

本文研究了In_0.83Al_0.17As/In_0.52Al_0.48As数字递变异变缓冲层结构(DGMB)的总周期数对2.6 μm延伸波长In_0.83Ga_0.17As光电二极管性能的影响。实验表明,在保持总缓冲层厚度不变的情况下,通过将在InP衬底上生长的In_0.83Al_0.17As/In_0.52Al_0.48As DGMB结构的总周期数从19增加到38,其上所生长的In_0.83Ga_0.17As/In_0.83Al_0.17As光电二极管材料层的晶体质量得到了显著改善。对于在总周期数为38的DGMB上外延的In_0.83Ga_0.17As光电二极管,观察到其应变弛豫度增加到99.8％,表面粗糙度降低,光致发光强度和光响应度均增强,同时暗电流水平被显著抑制。这些结果表明,随着总周期数目的增加,DGMB可以更有效地抑制穿透位错的传递并降低残余缺陷密度。     

晶格失配度达2.6%的波长扩展InGaAs/InP光电探测器结构

利用气态源分子束外延,采用相对较高的1.1%μm-1失配度变化速率,在InAlAs递变缓冲层上生长了晶格失配度高达2.6%的InP基InGaAs变形晶格探测器结构,并与采用相同结构而晶格失配度为1.7%和2.1%的探测器样品进行了比较。通过原子力显微镜、X射线衍射、光致发光和器件特性测试对样品进行了表征。结果显示该晶格失配度达2.6%的探测器结构具有较好的表面形貌、较大的晶格弛豫度和理想的光学特性。器件室温截止波长约为2.9μm,直径为300μm的器件室温下在反向偏压10mV时的暗电流为2.56μA。     

InP基In0.53Ga0.47As光电探测器的量子效率优化

建立了不同结构的InP基PIN型In0.53Ga0.47As探测器光响应的物理模型.通过引入收集效率函数,模拟计算了探测器量子效率和光响应.采用该模型分别研究了正面进光和背面进光情况下典型的In0.53Ga0.047As/InP PIN探测器的结构参数对器件量子效率的影响.在此基础上提出了两种改进的背照射InGaAs/InP探测器结构,并讨论了其结构参数的优化.     

用InGaAs材料制作的2.6 μm光电探测器

2.6 μm In_0.82Ga_0.18As/InP P-N heterojunction photodetectors are introduced.A compositionlly graded layer is effective to accommodate the 20% lattice mismatch between the InP substrate and the In_0.82Ga_0.18As active layer of the device.The quantum efficiency is 70%～75% over the wavelength of 2.1 μm～2.6μm,with dark current of 3.5 μA at -2 V reverse bias and the room temperature.     

气态源分子束外延8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长技术结合常规半导体工艺制成了正进光台面型8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列,并对其特性进行了测量,结果表明GSMBE生长的材料具有很好的均匀性.探测器阵列在室温下具有良好的性能,在-10 mV反偏下探测器的暗电流约173 pA,单元间的相对标准差为1.3%;器件的峰值探测率为4.7×1011 cm·Hz1/2/W,单元间的相对标准差为0.9%.     

含有超晶格电子势垒的In0.83Ga0.17As探测器暗电流仿真和验证

为了获得In0.83Ga0.17As探测器的暗电流机制,采用了TCAD软件对吸收层中含有和不含有超晶格电子势垒的p-i-n结构探测器暗电流特性进行仿真,并开展了器件验证,结果表明,超晶格势垒可以调整器件的能带结构,改变载流子传输特性,降低SRH复合,从而降低器件的暗电流,仿真结果与实验结果吻合;并在此基础上,分析了势垒位置和周期变化对暗电流的影响,提出了进一步降低器件暗电流的超晶格电子势垒优化结构。     

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。     

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。     

In0.53Ga0.47As/InP高速光电二极管材料生长及光电性能

利用低压MOCVD技术制备PIN结构的InP基InGaAs外延材料。采用分层吸收渐变电荷倍增(SAGCM)结构,通过两次Zn扩散、多层介质膜淀积、Au/Zn p型欧姆接触、Au/Ge/Ni n型欧姆接触等标准半导体平面工艺,设计制造正入射平面In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP雪崩光电二极管器件。该器件采用与InP衬底晶格匹配的In_(0.53)Ga_(0.47)As材料做吸收层,InP材料做倍增层,同时引入InGaAsP梯度层。探测器件光敏面直径50μm,器件测试结果表明该器件光响应特性正常,击穿电压约43 V,在低于击穿电压3 V左右可以得到大约10 A/W的光响应度,在0 V到小于击穿电压1 V的偏压范围内,暗电流只有1 nA左右。光电二极管在8 GHz以下有平坦的增益,适用于5 Gbit/s光通信系统。     

采用Ga(In,As)P异变缓冲层的GaP/Si衬底上InAs量子阱

本工作在GaP/Si衬底上基于In0.83Al0.17As异变缓冲层实现了InAs/In0.83Al0.17As量子阱的生长.研究了GaxIn1-xP和GaAsyP1-y递变缓冲层对量子阱结构材料性能的影响.采用GaxIn1-xP组分渐变缓冲层的样品X射线衍射倒易空间衍射峰展宽更小,表明样品中的失配位错更少.两个样品均...     

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/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.