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采用Al/TaN叠层电极提高Si基Ge PIN光电探测器的性能
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN360.5[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]厦门大学物理系半导体光子学研究中心,厦门361005
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB933503)、国家自然科学基金(批准号:61036003,61176092)、中央高校基本科研业务费(批准号:2010121056)和教育部博士项目基金(批准号:20110121110025)资助的课题.
中文摘要:

金属与Ge材料接触由于存在强烈的费米钉扎效应,导致金属电极与n型Ge接触引入较大的接触电阻,限制了si基Ge探测器响应带宽.本文报道了在SOI衬底上外延Ge单晶薄膜并制备了不同台面尺度的GePIN光电探测器.对比了电极分别为金属Al和A1/TaN叠层的具有相同器件结构的SOI基GePIN光电探测器的暗电流、响应度以及响应带宽等参数.发现在Al与Ge之间增加一薄层TaN可有效减小n型Ge的接触电阻,将台面直径为24um的探测器在1.55um的波长和-1V偏压下的3dB响应带宽提高了4倍.同时,器件暗电流减小一个数量级,而响应度提高了2倍.结果表明,采用TaN薄层制作金属与Ge接触电极,可有效钝化金属与Ge界面,减轻费米钉扎效应,降低金属与n-Ge接触的势垒高度,因而减小接触电阻和界面复合电流,提高探测器的光电性能.

英文摘要:

Large contact resistance due to Fermi level pinning effect at the interface between metal and Ge strongly restricts the 3 dB bandwidth of Ge photodetectors. In this paper, the Ge PIN photodetectors fabricated on silicon-on-insulator substrates, respectively, with A1 and AI/TaN electrodes are comparatively studied. It is found that 3 dB bandwidth of photodetector with 24 g.m mesa diameter using an A1/TaN stack electrode is improved by four times more than that of the same structure Ge PIN photodetector using an A1 electrode under -1 V bias at 1.55 ~tm. In addition, the dark current is reduced by one order of magnitude, and optical responsivity is enhanced by two times. These results suggest that a thin metallic TaN layer as an electrode can effectively passivate the Ge surface and alleviate the Fermi-level pinning effect, thus reducing the contact resistance and the recombination current at the interface. TaN can be considered as a promising electrode material for Ge device applications.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),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:49876