新型有机电致蓝色磷光器件的研究

设计了一种Ge/Si波导集成型雪崩光电二极管(APD)。器件采用将Si波导层置于Ge吸收层之下的结构,光经波导层进入吸收层只需一次耦合,降低了光的损耗,提高了光的吸收率和光电流。采用silvaco软件对器件的结构和性能进行仿真,结果表明:器件的雪崩击穿电压为-28V,最大内量子效率达到89%,在1.15~1.60μm范围内具有较高响应度,峰值波长位于1.31μm,单位响应度最高达0.74A/W,3dB带宽为10GHz。 更多还原     

Ge/Si SACM-APD器件分析

Ge/Si吸收区-电荷区-倍增区分离(SACM)结构的APD作为一种新型光电探测器已成为硅基APD器件研究的重点.对SACM Ge/Si型APD器件的基本结构及其主要特性参数,包括量子效率、响应度、暗电流等进行了理论分析及仿真验证.实验结果表明:在给定的器件参数条件下,所设计的APD器件的雪崩击穿电压为25.7 V,最大内部量子效率为91%,单位增益下响应度峰值为0.55 A/W,在750~1 500 nm范围内具有较高响应度,其峰值波长为1 050 nm;在高偏压以及高光照强度情况下,倍增区发生空间电荷效应从而导致增益降低.     

基于0.35μm CMOS工艺的APD器件仿真分析

提出了一种基于0.35μm CMOS工艺的、具有p+/n阱二极管结构的雪崩光电二极管(APD),器件引入了p阱保护环结构.采用silvaco软件对CMOS-APD器件的关键性能指标进行了仿真分析.仿真结果表明:p阱保护环的应用,明显降低了击穿电压下pn结边缘电场强度,避免了器件的提前击穿.CMOS APD器件的击穿电压为9.2V,工作电压下响应率为0.65 A/W,最大内部量子效率达到90％以上,响应速度能够达到6.3 GHz,在400～900 nm波长范围内,能够得到很大的响应度.     

硅基APD器件的工艺及性能仿真分析

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。     

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.     

Si基Ge波导光电探测器的制备和特性研究

以外延Ge薄膜为吸收区,在Si基上制备了Ge波导光电探测器。利用超高真空化学汽相淀积(UHV/CVD)设备,采取低温高温两步法,在Si(100)衬底上外延出厚度约为500nm的高质量纯Ge层。探测器采用脊型波导结构,Al电极分别制作在波导的台面上下形成背对背肖特基结。I-V特性测试表明,在-1V偏压下,暗电流密度为0.2mA/cm2。由于Si与Ge热失配引起外延的Ge薄膜受到0.2%张应变,减小了Ge带隙,光响应波长范围扩展到1.60μm以上。在70mW、1.55μm入射光照射下,测得光电流比暗电流高出近1个数量级。     

碲镉汞APD平面型PIN结构仿真设计研究

碲镉汞(HgCdTe)线性雪崩焦平面因其相对低的过剩噪声、较小的工作电压、线性可调等优点,得到了广泛关注。基于电子雪崩中波HgCdTe PIN二极管结构,开展暗电流模型和Okuto-Crowell增益模型仿真。通过改变器件材料结构参数模拟不同电压下的暗电流和增益特性。计算讨论了不同I区(本征区)厚度和载流子浓度对器件暗电流和增益的影响。结果表明结区峰值场强的变化会导致直接隧穿(BBT)电流产生率数量级上的剧烈变化;增加I区厚度和降低I区掺杂浓度可有效抑制BBT电流;增益随场强的变化趋势与BBT电流随场强的变化趋势一致;因此抑制BBT电流的措施会造成增益性能的下降,需要优化参数以获得最佳性能。综合考虑暗电流和增益性能,I区的厚度应不小于3μm,I区浓度需控制在5×10¹⁴cm^-3以下。单元中波APD的增益实验结果与仿真数据较好地吻合,表明了理论模型的正确性。     

Si衬底上Ge外延薄膜与器件研究进展

随着Si基器件发展遇到瓶颈,具有更优异性能且与Si基CMOS工艺良好兼容的Ge基器件展现出了应用于集成电子与光电子领域的广阔前景.然而,Si基Ge器件性能会受制于Si与Ge之间较大的晶格失配所产生的高密度位错.因此,控制Si衬底上Ge外延薄膜的位错密度成为高性能Ge器件制备的研究重点.文章着重介绍了插入层、低温成核层和选区外延生长技术3种Si衬底上Ge外延薄膜位错控制技术的基本原理及研究进展,讨论了Si基Ge器件的最新研究进展,并展望了Si基Ge薄膜生长和器件制备的发展前景.     

Ge0.05Si0.95/Si脊形光波导的分析及设计

提出了Ｇｅ０ ．０５Ｓｉ０ ．９５／Ｓｉ 脊形光波导的等效模型,并在此模型的基础上利用有效折射率的数值解法计算出Ｇｅ０ ．０５Ｓｉ０ ．９５／Ｓｉ 脊形光波导的有效折射率,从而为脊形光波导的设计提供了重要依据     

近红外Si_(0.8)Ge_(0.2)/Si横向pin探测器的模拟与测试

设计了一种新型叉指状近红外 Si0 .8Ge0 .2 / Si pin横向光电探测器。采用半导体器件模拟软件 Atlas分别对该器件平衡条件下物理特性及反向偏压下电场分布、光电特性进行了模拟 ;对实际制作的光电探测器进行了测试 ,结果表明 :其波长响应范围为 0 .4～ 1 .3μm,峰值响应波长在 0 .93μm,响应度达 0 .3 8A/ W,寄生电容小于 2 .0 p F。实验结果和模拟结果符合得很好。其良好的光电性能为应用于近红外光的高速、低工作电压硅基光电集成器件提供了可能     

Ge/Si复合纳米结构电荷存储特性的模拟研究

这一研究工作模拟计算了 Ge/ Si复合纳米结构 MOSFET存储器的擦写和存储时间特性。结果表明 ,Ge/ Si复合纳米结构存储器在低压下即可实现 μs和 ns量级编程。与 Si纳米结构存储器相比 ,由于 Ge/ Si复合势阱的作用 ,器件的电荷保留时间提高了 3～ 5个量级 ,有效地解决了快速擦写编程与长久存储之间的矛盾 ,使器件的性能得到明显改善。     

Research and Design of Ge0.6Si0.4／Si Strained—layer Superlattice Planar Optical Waveguide

Calculation shows that the refraction index of Ge0.6Si0.4/Si strained-layer superlattice n≈3.64,when Lw=9 nm and Lb=24 nm.An algorithm of numerical iteration for effective refraction index is emploted to obtain different effective refraction indexes at different thickness(L) .As a result, the thickness of Ge0.6Si0.4/Si strained-layer superlattice optical waveguide,L≤363 nm, can be determlned, which is very important for designing waveguide devices.An optical waveguidecan be madeinto a nanometer device by using Ge0.6Si0.4/Si strained-layer superlattice.     

Potential of asymmetrical Si/Ge and Ge/Si based hetero-junction transit time devices over homo-junction counterparts for generation of high power

Static and dynamic properties of both complementary n-Ge/p-Si and p-Ge/n-Si hetero-junction Double-Drift IMPATT diodes have been investigated by an advanced and realistic computer simulation technique, developed by the authors, for operation in the Ka-, V- and W-band frequencies. The results are further compared with corresponding Si and Ge homo-junction devices. The study shows high values of device efficiency, such as 23%, 22% and 21.5%, for n-Ge/p-Si IMPATTs at the Ka, V and W bands, respectively. The peak device negative conductances for n-Si/p-Ge and n-Ge/p-Si hetero-junction devices found to be 50.7 ? 10⁶ S/m² and 71.3 ? 10⁶ S/m², which are ～3-4 times better than their Si and Ge counterparts at the V-band. The computed values of RF power-density for n-Ge/p-Si hetero-junction IMPATTs are 1.0 ? 10⁹, 1.1 ? 10⁹ and 1.4 ? 10⁹ W/m², respectively, for Ka-, V- and W-band operation, which can be observed to be the highest when compared with Si, Ge and n-Si/p-Ge devices. Both of the hetero-junctions, especially the n-Ge/p-Si hetero-junction diode, can thus become a superior RF-power generator over a wide range of frequencies. The present study will help the device engineers to choose a suitable material pair for the development of high-power MM-wave IMPATT for applications in the civil and defense-related arena.     

Potential of asymmetrical Si/Ge and Ge/Si based hetero-junction transit time devices over homo-junction counterparts for generation of high power

Static and dynamic properties of both complementary n-Ge/p-Si and p-Ge/n-Si hetero-junction Double-Drift IMPATT diodes have been investigated by an advanced and realistic computer simulation technique,developed by the authors,for operation in the Ka-,V- and W-band frequencies.The results are further compared with corresponding Si and Ge homo-junction devices.The study shows high values of device efficiency,such as 23%, 22%and 21.5%,for n-Ge/p-Si IMPATTs at the Ka,V and W bands,respectively.The peak device negative conductances for n-Si/p-Ge and n-Ge/p-Si hetero-junction devices found to be 50.7×10~6 S/m~2 and 71.3×10~6 S/m~2, which are～3-4 times better than their Si and Ge counterparts at the V-band.The computed values of RF power-density for n-Ge/p-Si hetero-junction IMPATTs are 1.0×10~9,1.1×10~9 and 1.4×10~9 W/m~2,respectively,for Ka-,V- and W-band operation,which can be observed to be the highest when compared with Si,Ge and n-Si/p-Ge devices.Both of the hetero-junctions,especially the n-Ge/p-Si hetero-junction diode,can thus become a superior RF-power generator over a wide range of frequencies.The present study will help the device engineers to choose a suitable material pair for the development of high-power MM-wave IMPATT for applications in the civil and defense-related arena.     

Ge/Si量子阱结构的C-V特性的模拟

采用有限深对称方势阱近似模型求解薛定谔方程得到Ge/Si量子阱中的子能级分布,并基于迭代法数值求解泊松方程模拟计算了量子阱结构样品在不同偏压下的载流子浓度分布和C-V特性.C-V曲线上电容平台的存在是量子阱结构C-V特性的显著特征,它与量子阱结构参数有密切的关系.随着覆盖层厚度的减小,C-V曲线上平台起始点的电容值增加,并且向低电压方向移动直至其消失.随着量子阱中的掺杂浓度提高,阱中的载流子浓度也会相应增加,那就需要更高的外加电压才能耗尽阱中的载流子,因此平台宽度也就随着掺杂浓度的增加而增加.当覆盖层厚度增加时,由于电压的分压作用,使得降在量子阱上的分压相应减少,因此需要更大的外加偏压才能使阱中载流子浓度全部耗尽,这就使平台的宽度增大.同样地,当覆盖层掺杂浓度增加时,覆盖层中更多的载流子转移到阱内,也就需要更高的外加偏压才能使阱中载流子全部耗尽,平台的宽度也就随之增大.     

Si／Ge应变层异质结价带偏移的剪裁与设计

讨论应变层异质结价带偏移的剪裁、设计方法，研究Ｓｉ／Ｇｅ应变层异质结价带偏移设计参数与应变条件的关系，基于异质结中平均键能“对齐”，得到适用于Ｓｉ／Ｇｅ异质结价带偏移剪裁与设计的计算公式和图表。     

Ge/Si量子阱结构的C-V特性的模拟

采用有限深对称方势阱近似模型求解薛定谔方程得到Ge/Si量子阱中的子能级分布,并基于迭代法数值求解泊松方程模拟计算了量子阱结构样品在不同偏压下的载流子浓度分布和C-V特性.C-V曲线上电容平台的存在是量子阱结构C-V特性的显著特征,它与量子阱结构参数有密切的关系.随着覆盖层厚度的减小,C-V曲线上平台起始点的电容值增加,并且向低电压方向移动直至其消失.随着量子阱中的掺杂浓度提高,阱中的载流子浓度也会相应增加,那就需要更高的外加电压才能耗尽阱中的载流子,因此平台宽度也就随着掺杂浓度的增加而增加.当覆盖层厚度增加时,由于电压的分压作用,使得降在量子阱上的分压相应减少,因此需要更大的外加偏压才能使阱中载流子浓度全部耗尽,这就使平台的宽度增大.同样地,当覆盖层掺杂浓度增加时,覆盖层中更多的载流子转移到阱内,也就需要更高的外加偏压才能使阱中载流子全部耗尽,平台的宽度也就随之增大.     

p沟道锗/硅异质纳米结构MOSFET存储器及其逻辑阵列

采用巴丁(Bardeen)传输哈密顿方法,数值计算了p沟道锗/硅异质纳米结构存储器的时间特性.由于台阶状隧穿势垒和较高价带带边的作用,这种新型的存储器单元可以同时实现器件的快速编程和长久存储,具有优异的存储特性.以2×2逻辑阵列为例说明了这类存储器单元组成逻辑电路的设计原理.研究结果表明:这种器件可以作为在室温下工作的性能优异的非易失性存储器单元,有望在将来的超大规模集成电路中获得应用.