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SiGe/Si单光子雪崩光电二极管仿真
  • 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集成光电子学国家重点实验室,北京100083
  • 相关基金:国家自然科学基金(61376057;61307079;61021003;61036001); 中国科学院-日本学术振兴会合作课题(GJHZ1316); 北京市科委课题(Z141100003814002); 北京自然科学基金(2142031)
中文摘要:

通过理论模拟CMOS工艺兼容的Si Ge/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1.06μm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、Si Ge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1.06μm波长下,Si Ge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。

英文摘要:

The design of a CMOS-technology compatible Si Ge/Si single photon avalanche photodiode was presented. The influence of doping condition on electric field distribution, the bandwidth characteristic and the quantum efficiency of detector were discussed in detail. A shallow-junction, Geiger-mode avalanche photodiode to provide single-photon-counting capability at 1.06 μm with a low-breakdown voltage(〈30 V) was designed. A separate absorption and multiplication(SACM) structure was used to fabricate the Si Ge/Si avalanche photodiodes, where Si material was taken as the multiplication region.Taking advantage of the higher silicon carrier ionization coefficient, noise was reduced, the quantum efficiency of Si Ge detector is 4.2% at 1.06 μm, which has a 4 times enhancement compared with the Si detector. Simulation results indicate the optimum doping conditions can realize a suitable e-field distribution, thus obtaining good bandwidth characteristic at the required breakdown voltage of the APD.

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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