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In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As雪崩光电二极管的数值模拟研究
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN215[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:中国科学院半导体研究所纳米光电子实验室,北京100083
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(2011CBA00608;2012CB619203;2015CB351902;2015CB932402); 国家科技重大专项计划(2011ZX01015-001); 国家自然科学基金(61036010;61177070;11374295;U1431231)
中文摘要:

建立了SACM型In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管(APD)的分析模型,通过数值研究和理论分析设计出高性能的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As APD。器件设计中,一方面添加了In0.52Al0.48As势垒层来阻挡接触层的少数载流子的扩散,进而减小暗电流的产生;另一方面,雪崩倍增区采用双层掺杂结构设计,优化了器件倍增区的电场梯度分布。最后,利用ATLAS软件较系统地研究并分析了雪崩倍增层、电荷层以及吸收层的掺杂水平和厚度对器件电场分布、击穿电压、IV特性和直流增益的影响。优化后APD的单位增益可以达到0.9 A/W,在工作电压(0.9 Vb)下增益为23.4,工作暗电流也仅是纳安级别(@0.9 Vb)。由于In0.52Al0.48As材料的电子与空穴的碰撞离化率比In P材料的差异更大,因此器件的噪声因子也较低。

英文摘要:

An analytical modeling of In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48 As avalanche photodiode(APD) was proposed with In0.52Al0.48 As charge layer between the absorption and multiplication region(SACM). Numerical study and theoretical analysis were performed to design a high performance In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48 As APD. An In0.52Al0.48 As barrier layer was adopted to block minority carriers originated from contact regions in our APD. Simultaneously, double-doped multiplication layer was used to improve the electric field gradient change of the multiplication region and reduce the dark current. In addition, the influence of different doping level and different thickness of every layer on the energy band, the electric field distribution,breakdown voltage and current-voltage characteristics were also investigated by using device simulation software ATLAS from SILVACO international. The photodetector exhibits a high responsivity of 0.9 A/W at the unity gain. The gain is 23.4 at the operating voltage(0.9 Vb). Furthermore, the dark current is only in the nano-ampere orders of magnitude at 0.9 Vb.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466