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硅基APD 的性能取决于其器件结构与工艺过程。文中对n+-p--p+外延结构的APD 器件的工艺和器件性能进行了仿真分析,为硅基APD 器件的设计提供了理论指导。利用Silvaco 软件对APD器件的关键工艺离子注入和扩散工艺进行了仿真, 确定工艺参数对杂质的掺杂深度和掺杂分布的影响。并且,对于APD 器件的性能进行了分析,对电场分布、增益、量子效率、响应度等参数进行了仿真分析。仿真结果表明:在给定的器件参数条件下,所设计的APD器件的增益为100时,响应度峰值为55A/W左右,在600~900 nm 范围内具有较高响应度,峰值波长在810 nm。 相似文献
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应用ATLAS模拟软件,设计了吸收层和倍增层分离的(SAM)4H-SiC 雪崩光电探测器(APD)结构。分析了不同外延层厚度和掺杂浓度对器件光谱响应的影响,对倍增层参数进行优化模拟,得出倍增层的最优化厚度为0.26μm,掺杂浓度为9.0×1017cm-3。模拟分析了APD的反向IV特性、光增益、不同偏压下的光谱响应和探测率等,结果显示该APD在较低的击穿电压66.4V下可获得较高的倍增因子105;在0V偏压下峰值响应波长(250nm)处的响应度为0.11A/W,相应的量子效率为58%;临近击穿电压时,紫外可见比仍可达1.5×103;其归一化探测率最大可达1.5×1016cmHz 1/2 W-1。结果显示该APD具有较好的紫外探测性能。 相似文献
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提出了一种基于0.35 μm高压CMOS工艺的线性雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode, APD)。APD采用了横向分布的吸收区-电荷区-倍增区分离(Separate Absorption, Charge and Multiplication, SACM)的结构设计。横向SACM结构采用了高压CMOS工艺层中的DNTUB层、DPTUB层、Pi层和SPTUB层,并不需要任何工艺修改,这极大的提高了APD单片集成设计和制造的自由度。测试结果表明,横向SACM线性APD的击穿电压约为114.7 V。在增益M = 10和M = 50时,暗电流分别约为15 nA和66 nA。有效响应波长范围为450 ~ 1050 nm。当反向偏置电压为20 V,即M = 1时,峰值响应波长约为775 nm。当单位增益 (M = 1) 时,在532 nm处的响应度约为最大值的一半。 相似文献
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设计了一种基于0.18 μm CMOS工艺的高响应度雪崩光电二极管(APD)。该APD采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了两个P+/N阱型pn节,形成两个雪崩区以产生雪崩倍增电流。雪崩区两侧使用STI(浅沟道隔离)结构形成保护环,有效地抑制了APD的边缘击穿;并且新增加一个深N阱结构,使载流子在扩散到衬底之前被大量吸收,屏蔽了衬底吸收载流子产生的噪声,用以提高器件的响应度。通过理论分析,确定本文所设计的CMOS-APD器件光窗口面积为10 μm×10 μm,并得到了器件其他的结构和工艺参数。仿真结果表明:APD工作在480 nm波长的光照时,量子效率达到最高90%以上。在加反向偏压-15 V时,雪崩增益为72,此时响应度可达到2.96 A/W,3 dB带宽为4.8 GHz。 相似文献
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基于InGaAs/InP吸收区、渐变区、电荷区和倍增区分离雪崩光电二极管(SAGCMAPD)器件结构,利用数值计算方法,模拟了各层参数对器件频率响应特性的影响.模拟结果表明,吸收层、倍增层厚度及电荷层面电荷密度可影响器件的-3 dB带宽;随增益的增加,器件带宽会逐渐降低;电荷层面电荷密度对器件击穿电压有明显影响.结合此模拟结果,制作出了高速InGaAs/InP雪崩光电二极管,并对器件进行了封装测试.测试结果表明,该结果与模拟结果相吻合.器件击穿电压为30 V;在倍增因子为1时,器件响应度大于0.8 A/W;在倍增因子为9时,器件暗电流小于10 nA,-3 dB带宽大于10 GHz,其性能满足10 Gbit/s光纤通信应用要求. 相似文献
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设计了Si衬底上Ge薄膜共振腔增强型光电探测器的器件结构,理论计算了上下反射镜Si/Si O2的对数、吸收区Ge薄膜的厚度、有源区面积等参数对器件的外量子效率、带宽等性能的影响。当器件上下反射镜Si/Si O2的对数分别为2和3,Ge薄膜的厚度为0.46μm,器件的台面面积小于176μm2时,探测器在中心波长1.55μm处的外量子效率达到0.64,比普通结构提高了30倍,同时器件的带宽达到40 GHz。 相似文献
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通过理论模拟CMOS工艺兼容的SiGe/Si 单光子雪崩二极管,研究并讨论了掺杂条件对于电场分布、频宽特性、以及器件量子效率的影响。设计出具有浅结结构、可在盖革模式下工作、低击穿电压(30 V)的1.06 m单光子技术雪崩光电二极管。器件采用分离吸收倍增区结构,其中Si材料作为倍增区、SiGe材料作为吸收区,这充分利用了硅材料较高的载流子离化比差异,降低了器件噪声;在1.06 m波长下,SiGe探测器的量子效率为4.2%,相比于Si探测器的效率提高了4 倍。仿真表明优化掺杂条件可以优化电场分布,从而在APD击穿电压处获得更好的带宽特性。 相似文献
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Hsu B.-C. Chang S.T. Chen T.-C. Kuo P.-S. Chen P.S. Pei Z. Liu C.W. 《Electron Device Letters, IEEE》2003,24(5):318-320
A Ge quantum dot photodetector has been demonstrated using a metal-oxide-semiconductor (MOS) tunneling structure. The oxide film was grown by liquid phase deposition (LPD) at 50/spl deg/C. The photodetector with five-period Ge quantum dot has responsivity of 130, 0.16, and 0.08 mA/W at wavelengths of 820 nm, 1300 nm, and 1550 nm, respectively. The device with 20-period Ge quantum dot shows responsivity of 600 mA/W at the wavelength of 850 nm. The room temperature dark current density is as low as 0.06 mA/cm/sup 2/. The high performance of the photodetectors at 820 nm makes it feasible to integrate electrooptical devices into Si chips for short-range optical communication. 相似文献
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对1.55μm波长的Si1-xGex光波导开关和Si1-xGex/Si红外探测器的集成结构进行了系统的理论分析和优化设计。设计结果为:(1)对Si1-xGex光开关,Ge含量x=0.05,波导的内脊高、脊宽和腐蚀深度分别为3,8.5和2.6μm,分支角为5~6°。要实现对1.55μm波长光的开关作用,pn+结上所需加的正向偏压值应为0.97V;(2)对Si1-xGex/Si探测器,Ge含量x=0.5,探测器由23个周期的6nmSi0.5Ge0.5和17nmSi交替组成厚度为550nm,长度约为1.5~2mm的超晶格,内量子效率达80%以上。 相似文献
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《Photonics Technology Letters, IEEE》2008,20(17):1485-1487
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A. I. Yakimov A. V. Dvurechenskii A. I. Nikiforov S. V. Chaikovskii S. A. Tiis 《Semiconductors》2003,37(11):1345-1349
A method has been devised for MBE fabrication of p-i-n photodiodes for the spectral range of 1.3–1.5 µm, based on multilayer Ge/Si heterostructures with Ge quantum dots (QDs) on a Si substrate. The sheet density of QDs is 1.2×1012 cm?2, and their lateral size is ~8 nm. The lowest room-temperature dark current reported hitherto for Ge/Si photodetectors is achieved (2×10?5 A/cm2 at 1 V reverse bias). A quantum efficiency of 3% at 1.3 µm wavelength is obtained. 相似文献
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Krishnamohan T. Krivokapic Z. Uchida K. Nishi Y. Saraswat K.C. 《Electron Devices, IEEE Transactions on》2006,53(5):990-999
For the first time, the tradeoffs between higher mobility (smaller bandgap) channel and lower band-to-band tunneling (BTBT) leakage have been investigated. In particular, through detailed experiments and simulations, the transport and leakage in ultrathin (UT) strained germanium (Ge) MOSFETs on bulk and silicon-on-insulator (SOI) have been examined. In the case of strained Ge MOSFETs on bulk Si, the resulting optimal structure obtained was a UT low-defect 2-nm fully strained Ge epi channel on relaxed Si, with a 4-nm Si cap layer. The fabricated device shows very high mobility enhancements >3.5/spl times/ over bulk Si devices, 2/spl times/ mobility enhancement and >10/spl times/ BTBT reduction over 4-nm strained Ge, and surface channel 50% strained SiGe devices. Strained SiGe MOSFETs having UT (T/sub Ge/<3 nm) very high Ge fraction (/spl sim/ 80%) channel and Si cap (T/sub Si cap/<3 nm) have also been successfully fabricated on thin relaxed SOI substrates (T/sub SOI/=9 nm). The tradeoffs in obtaining a high-mobility (smaller bandgap) channel with low tunneling leakage on UT-SOI have been investigated in detail. The fabricated device shows very high mobility enhancements of >4/spl times/ over bulk Si devices, >2.5/spl times/ over strained silicon directly on insulator (SSDOI; strained to 20% relaxed SiGe) devices, and >1.5/spl times/ over 60% strained SiGe (on relaxed bulk Si) devices. 相似文献
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提出了一种高带宽的硅基CMOS雪崩光电二极管(APD)器件。该器件在N阱/P衬底基本结构的基础上,增加一个N型深掩埋层,并在该掩埋层单独加上电压,以减小载流子的输运时间。通过理论分析确定了器件的结构参数,通过器件性能的仿真分析对相关参数进行了优化设计。仿真结果表明:采用标准0.18 m CMOS工艺,所设计的APD器件的窗口尺寸大小为20 m20 m,在反向偏压为16.3 V时,器件的雪崩增益为20,响应度为0.47 A/W,3 dB带宽为8.6 GHz。 相似文献
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UHV/CVD生长SiGe/Si异质结构材料 总被引:11,自引:5,他引:6
以 Si2 H6 和 Ge H4 作为源气体 ,用 UHV/CVD方法在 Si( 1 0 0 )衬底上生长了 Si1- x Gex 合金材料和 Si1- x Gex/Si多量子阱结构 .用原子力显微镜、X光双晶衍射和透射电子显微镜对样品的表面形貌、均匀性、晶格质量、界面质量等进行了研究 .结果表明样品的表面平整光滑 ,平均粗糙度为 1 .2 nm;整个外延片各处的晶体质量都比较好 ,各处生长速率平均偏差为 3.31 % ,合金组分 x值的平均偏差为 2 .0 1 % ;Si1- x Gex/Si多量子阱材料的 X光双晶衍射曲线中不仅存在多级卫星峰 ,而且在卫星峰之间观察到了 Pendellosung条纹 ,表明晶格质量和界面质量都很好 ;Si 相似文献
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《Electron Device Letters, IEEE》2009,30(9):934-936
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Zingway Pei Liang C.S. Lai L.S. Tseng Y.T. Hsu Y.M. Chen P.S. Lu S.C. Tsai M.-J. Liu C.W. 《Electron Device Letters, IEEE》2003,24(10):643-645
A novel phototransistor is fabricated by placing Si/sub 0.5/Ge/sub 0.5//Si multiple quantum wells (MQWs) between the base and the collector of Si-SiGe heterojunction bipolar transistors (HPT). The SiGe-Si MQWs are used as a light absorption layer. The cutoff frequency (f/sub T/) and maximum oscillation frequency (f/sub MAX/) of the phototransistor are found to be 25 GHz, which is suitable for gigabit integrated circuit. The responsivity of 1.3 A/W (external quantum efficiency = 194%) and the pulsewidth of 184 ps at a wavelength of 850 nm are observed. The excellent electrical and optical performance of the Si-SiGe MQW phototransistor makes it attractive for future Si-based optoelectronic integrated circuit applications. 相似文献