Ⅲ—v族合金异质结高速雪崩光电二极管

使用GaAlAs/GaAs,GaAlSb/GaSb,GaAlAsSb/GaAseSb和InGaAsP/InP等几种Ⅲ—v族合金系已成功地制成了异质结雪崩光电二极管·这些二极管复盖电光波长从0.4um到1.8um,早期发展阶段显示出令人鼓舞的结果,并得出小于35ps的高速响应和大于95%的高量子效率。本文还将对暗电流和过分的雪崩噪声进行讨论,并对GaAlSb,GaAlAsSb和InGaAsP雪崩光电二极管直接进行比较·     

一种低暗电流高响度InGaAs/InP pin光电探测器

分析了InGaAs/InP pin光电探测器暗电流和响应度的影响因素,并对MOCVD外延工艺以及器件结构进行优化,从而提高器件响应度和降低暗电流。采用低压金属有机化学气相沉积设备(LP-MOCVD)成功制备了InGaAs/InP pin光电探测器,得到了高质量的晶体材料,InGaAs吸收层的背景浓度低于4×1014 cm-3。利用扩Zn工艺制作出感光区直径为70μm的平面光电探测器。测量结果显示,在反偏电压为5 V时,暗电流小于0.05 nA,电容约为0.4 pF。此外,在1 310 nm激光的辐照下,器件的响应度可达0.96 A/W以上。     

几种长波长光电检测器的性能比较与发展的评论

本文介绍长波长pin光电二极管、APD雪崩光电二极管和HPT’S光电晶体管目前水平,并对这三种器件的接收灵敏度进行比较。pin-FET组合件用于长波长直接检测的数字光通信系统,当速率在几百Gb/s以内时,其灵敏度比Ge-APD接收灵敏度高;但是,当速率在1Gb/s以上时,Ge—APD的灵敏度却比pin—FET组合件的灵敏度高。Ⅲ-V族InGaAs、InGaAsP—APD和GaAs—FET组成接收器的灵敏度,在所有的速率上都比pin—FET组合件和InGaAs、InGaAsP异质结光电晶体管接收灵敏度高。但是在几百Mb/s以内,pin光电二极管仍然在同APD相竞争。     

10Gbit/s台面型InGaAs/InP pin高速光电探测器

利用数值计算方法分析了高速光电探测器的耗尽区宽度与响应度及响应速度的关系.分析结果表明,耗尽区宽度选择应在响应度和响应速度之间折中,在响应度满足使用要求的情况下,尽量提高响应速度.利用该分析结果设计了台面型InGaAs/InP pin高速光电探测器材料结构.通过优化腐蚀工艺与钝化工艺,解决了器件腐蚀形貌和钝化问题.结合其他微细加工工艺完成了器件的制备,器件光敏区直径50 μm.测试结果显示,在反向偏压为5V时,暗电流小于1 nA,电容约为0.21 pF.此外,在1 310 nm激光辐照下,器件的响应度约为0.95 A/W,-3 dB带宽超过10 GHz,其性能满足10 Gbit/s光纤通信应用要求.     

基于InAs/GaAs量子点-石墨烯复合结构的肖特基光电探测器研究

石墨烯具有电子迁移率高、透过率高(T≈97.7%)且费米能级可调的特性。砷化镓的电子迁移率比硅的大5到6倍。引入砷化铟量子点后,光电探测器具有低暗电流、高工作温度、高响应率和探测率的特点,因而可被用于制备响应快、量子效率高和光谱宽的光电探测器。对基于InAs/GaAs量子点-石墨烯复合结构的肖特基结的I-V特性和光电响应进行了研究。结果表明,在0 V偏压下,该器件在400 nm～950 nm均有响应,峰值响应率可达0.18 A/W;在反向偏压下,器件的峰值响应率可达到0.45 A/W。通过对暗电流随温度变化的特性进行分析,得到了InAs/GaAs量子点-石墨烯肖特基结在室温附近以及80 K附近的势垒高度。     

伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马()射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。     

高速高效光电探测器的制备、测试及特性分析

报道了一种垂直入射的InP基InGaAs pin光电探测器,介绍了它的制备和测试方法并对器件所展示出的高效,高速,高线性度特性进行了分析。器件的暗电流密度在0和-5V偏压时分别为1.37×10-5 A/cm2和93×10-5 A/cm2;在1.55μm波长,-3V偏压下,器件的线性光响应高达28mW,相应的最大线性电流为17mA,响应度达到0.61A/W(无减反射膜);在-5V偏压下,器件获得高达17.5GHz的3dB带宽。     

具有优化倍增层InAlAs/InGaAs雪崩光电二极管

通过优化倍增层的厚度,研究了InAlAs/InGaAs雪崩光电二极管增益带宽积和暗电流之间的关系。利用仿真计算得出200 nm厚的倍增层能够改善增益带宽积并降低暗电流。制成的InAlAs/InGaAs 雪崩光电二极管性能优异,与计算趋势一致。在获得0.85 A/W的高响应和155 GHz的增益带宽积的同时,器件暗电流低于19 nA。这项研究对雪崩光电二极管在未来高速传输的应用具有重要意义。     

高速InGaAs光电探测器γ辐照实验研究

高速InGaAs光电探测器在天基平台中的应用正逐渐广泛,研究空间辐射环境对高速InGaAs光电探测器性能的影响有着重要意义。采用实时测试法,研究了不同剂量及不同剂量率的γ辐照对高速InGaAs光电探测器响应度、3dB带宽及暗电流特性的影响,通过器件性能实时测试分析发现,器件的暗电流随辐照剂量或剂量率的增加而增大,而响应度、3dB带宽基本不变。     

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。     

四象限InGaAs APD探测器的研究

文章中设计的四象限InGaAs雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)的管芯结构采用正入光式平面型结构,而材料结构采用吸收区、倍增区渐变分离的APD结构,在对响应时间、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数.试验结果表明,其响应时间≤1.5 ns,响应度≥9.5 A/W,暗电流≤40 nA,可靠性设计时使PN结和倍增层均在器件表面以下,可有效抑制器件表面漏电流,提高器件的可靠性.     

1.3μm高速PIN光电二极管

综合考虑高速光电探测器的频率特性和响应度,优化设计了GaInAs／InPPIN光电二极管的结构参数,解决了长波长高速光电探测器制作中的关键技术,如高纯、超薄GaInAs／InP材料的液相外延生长、有源区的浅结扩散技术、为降低器件漏电采用的双层钝化膜技术和小光敏面的光耦合技术等,并采用同轴封装结构实现了高速光电探测器的高频封装。研制的GaInAs／InPPIN高速长波长光电探测器的3dB带宽达到20GHz,响应度为0．7A／W,暗电流小于5nA。     

GaAs/GaInNAs多量子阱谐振腔增强型长波长光探测器

报道了一种具有高速响应特性的GaAs基长波长谐振强增强型(RCE)光探测器,它采用分子束外延技术(MBE)在GaAs衬底上直接生长GaAs/AlAs布拉格反射镜(DBR)和GaInNAs/GaAs多量子阱吸收层而形成,解决了GaAs系材料只能对短波长光响应的问题,实现了GaAs基探测器对长波长光的响应。该器件在峰值响应波长1296.5nm处获得了17.4%的量子效率,响应谱线半宽为11nm,零偏置时的暗电流密度8.74×10-15A/μm2,具有良好的暗电流特性。通过RC常数测量计算得到器件的3dB带宽为4.82GHz。     

10Gbit／s高速GaInAs／InP平面PIN的研究

本文报道了平面结构正面进光高速ＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰ平面ＰＩＮ光电二极管（使用Ｓｉ－ＩｎＰ衬底）。该器件具有高的稳定性（在１５０℃下经１４４０小时高温老化后，暗电流无变化），大带宽（１５ＧＨｚ），高响应度（在１．３μｍ波长下，响应度为０．９４Ａ／Ｗ）。     

一种新型光电二极管测量仪器

西南技术物理所研制成功GC-1型光电二极管动态测试仪。与现用的低频测试系统不同,它是一种以快速光脉冲为信号,在模拟应用条件下,对雪崩光电二极管和pin光电二极管的响应特性进行测量的仪器。     

用GaAs_(1-x)P_x光电二极管作为摄象机的光探测器

已研制成功摄象机用的光探测器。它是一种具有浅p-n结的光电二极管。在n~ -GaAs衬底上,汽相外延生长的n-GaAs_(1-x)P_x层里形成p-n结。通过控制组分,结深和施主浓度,已能批量生产反向偏置电压2V时,典型暗电流为0.2PA/mm~2,△EV小于0.085的光电二极管。△EV小于0.085的含意是指光电二极管的光谱响应非常接近人眼的光谱响应。此种二极管的可靠性高,其部分原因是由于它勿须红外截止滤波器。     

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.     

在半绝缘InP衬底上制作用于单片集成的InGaAs PIN光电二极管

用LPE方法在半绝缘InP衬底上制作适用于光电单片集成的InGaAs PIN光电二极管。这种光电二极管具有低的暗电流和高速响应的特点。这种光电二极管在-10V工作电压下,暗电流密度为2.5×10~(-6)A/cm~2。这个值是目前在这种材料系中所报导的最低值。在-5V工作电压下测得光电二极管的外量子效率在1.3μm波长处大于90%。在1.5μm波长处的外量子效率大于83%,这些器件的上升时间小于35PS,半峰值处全宽(FWHM)小于45PS。     

砷化镓场效应晶体管的高增益光探测

本文探讨了砷化镓场效应晶体管(GaAs FET)对于一定频率的调制光强信号的响应。在光通讯所需的频率上能够获得高的交流响应度:对100兆赫可以达到大于6安/瓦,等效噪声功率小于1012瓦/赫兹1/2。频率响应的斜率取决于光偏置功率——一种被认为是俘获所引起的效应。GaAs FET光探测器在低的偏置电压下具有高的响应度,从而可以弥补光通讯中现用的PIN和雪崩光电二极管光探测器的性能之不足。     

用于位置检测的光电二极管参数分析

PIN型光电二极管由于响应速度快,暗电流低,噪声低等特点越来越多地被应用到位置检测中,如何根据设计需求对光电二极管进行选型很重要。通过分析光电二极管的光灵敏度、暗电流、噪声等效功率和响应速度性能参数,分解光电传感器位置检测系统的设计需求,提出了光电二极管的选择依据。