留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Ge/Si SACM-APD器件分析

王巍,  颜琳淑,  王川,  杜超雨,  王婷,  王冠宇,  袁军,  王振

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2015 >  44(4): 1349-1353
王巍, 颜琳淑, 王川, 杜超雨, 王婷, 王冠宇, 袁军, 王振. Ge/Si SACM-APD器件分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1349-1353.
引用本文: 王巍, 颜琳淑, 王川, 杜超雨, 王婷, 王冠宇, 袁军, 王振. Ge/Si SACM-APD器件分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1349-1353.
shu
Wang Wei, Yan Linshu, Wang Chuan, Du Chaoyu, Wang Ting, Wang Guanyu, Yuan Jun, Wang Zhen. Analysis of separate-absorption-charge-multiplication Ge/Si-APD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(4): 1349-1353.
Citation: Wang Wei, Yan Linshu, Wang Chuan, Du Chaoyu, Wang Ting, Wang Guanyu, Yuan Jun, Wang Zhen. Analysis of separate-absorption-charge-multiplication Ge/Si-APD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(4): 1349-1353.
shu

Ge/Si SACM-APD器件分析

  • 1.

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院,重庆 400065

详细信息
    作者简介:

    王巍(1967-),男,教授,博士,主要从事半导体光电、集成电路设计方面的研究.Email:wangwei@cqupt.edu.cn

  • 中图分类号: TN215

Analysis of separate-absorption-charge-multiplication Ge/Si-APD

  • 1.

    College of Electronics Engineering/International Semiconductor College,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065,China

  • 摘要: 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.
    Abstract: Ge/Si Separate-Absorption-Charge-Multiplication(SACM)-APD, as a new type of silicon APD, has become the focus of research. The device structure and its main parameters of Ge/Si SACM-APD(including quantum efficiency, responsivity, dark current, etc) were investigated in detail from the theory analysis and simulation. The simulation results show that the avalanche breakdown voltage is 25.7 V, the internal quantum efficiency is 90%, the maximum responsibility is up to 55 A/W when the gain is 1. The device is most sensitive in the spectral range of 750-1 500 nm. The peak wavelength of the APD is 1 050 nm. Under the condition of high bias and high light intensity, the electric field profile can be affected through the space charge of these electrons and holes.
  • [1]
    [2] Wei Ying. The study on Ge/Si heterojunction and its photodetectors characteristics[D]. Lanzhou: Lanzhou university, 2012. (in Chinese) 魏莹. Ge/Si 异质结及其光电探测器特性研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2012.
    [3] Kang Y, Morse M, Paniccia M J, et al. Monolithic Ge/Si avalanche photodiodes[C]//IEEE International Conference on Group IV Photonics, 2009: 25-27.
    [4]
    [5]
    [6] Kang Y, Liu H D, Morse M, et al. Monolithic Ge/Si avalanche photodiodes with 340 GHz gain-bandwidth product[J]. Nature Photonics, 2008, 3(1): 59-63.
    [7] Wen C H, Dai D X, Bowers J E, et al. Frequency response and bandwidth enhancement in Ge/Si avalanche photodiodes with over 840 GHz gain bandwidth product[J]. Optics Express, 2009, 17(15): 12641-12649.
    [8]
    [9]
    [10] Bowers J E, Dai D X, Zaoui W S, et al. Resonant Si/Ge avalanche photodiode with an ultrahigh gain bandwidth product[C]//IEEE Photonics Society Winter Topicals Meeting Series(WTM), 2010: 111-112.
    [11] Wegrzecka I. Design and properties of silicon avalanche photodiodes [J]. Opto-Electrons Rev, 2004, 12(1): 95-104.
    [12]
    [13] Zaoui W S, Chen H, Bowers J E, et al. Origin of the gain- bandwidth-product enhancement in separate-absorption-charge- multiplication Ge/Si avalanche photodiodes[J]. Optical Fiber Communication, 2009: 1-3.
    [14]
    [15]
    [16] Morse M, Dosunmua O, Yina T, et al. Progress towards competitive Ge/Si photodetectors[C]//SPIE, 2008, 6996: 699614-1.
    [17] Dai D X, Bowers J E, Lu Z, et al. Temperature dependence of Ge/Si avalanche photodiodes[C]//IEEE Device Research Conference (DRC), 2010: 231-232.
    [18]
    [19] Sidhu R, Zhang L, Tan N, et al. 2.4 m cutoff wavelength avalanche photodiode on InP substrate[J]. Electronics Letters, 2006, 42 (3): 181-182.
    [20]
    [21] Kang Y, Zadka M, Litski S, et al. Epitaxially-grown Ge/Si avalanche photodiodes for 1.3 m light detection[J]. Opt Express, 2008, 16: 9365-9371.
  • [1] 訾慧, 薛正群, 王凌华, 林中晞, 苏辉.  1 550 nm宽光谱超辐射发光二极管的研制 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 420001-0420001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0420001
    [2] 何月, 蒋均, 陆彬, 陈鹏, 黄昆, 黄维.  高效170 GHz平衡式肖特基二极管倍频器 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 120003-0120003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0120003
    [3] 朱旭波, 李墨, 陈刚, 张利学, 曹先存, 吕衍秋.  InAlSb红外光电二极管性能研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 704002-0704002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0704002
    [4] 石柱, 代千, 宋海智, 谢和平, 覃文治, 邓杰, 柯尊贵, 孔繁林.  低暗计数率InGaAsP/InP单光子雪崩二极管 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1220001-1220001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1220001
    [5] 王俊龙, 杨大宝, 邢东, 梁士雄, 张立森, 赵向阳, 冯志红.  5 THz混频二极管等效电路模型研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 925001-0925001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0925001
    [6] 赵向阳, 王俊龙, 邢东, 杨大宝, 张立森, 梁士雄, 冯志红.  太赫兹平面肖特基二极管参数模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1225004-1225004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1225004
    [7] 骆冬根, 邹鹏, 陈迪虎, 王羿, 洪津.  伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 320001-0320001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0320001
    [8] 李慧梅, 胡晓斌, 白霖, 李晓敏, 于海龙, 徐云, 宋国峰.  In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管的数值模拟研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520005-0520005(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0520005
    [9] 廖雅香, 张均营, 余凯, 薛春来, 李传波, 成步文.  SiGe/Si单光子雪崩光电二极管仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520004-0520004(3). doi: 10.3788/IRLA201645.0520004
    [10] 魏佳童, 陈立伟, 胡海帆, 刘志远.  基于硅与锗材料的改进集成雪崩光电二极管(英文) . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 188-193. doi: 10.3788/IRLA201645.S120002
    [11] 纪亚飞, 罗达新, 赵柏秦.  带驱动级的环氧封装脉冲激光二极管 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 178-182.
    [12] 李亚鹏, 何斌, 王文华.  面阵电荷耦合器件错位成像的建模与仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2767-2773.
    [13] 侯立飞, 杜华冰, 李晋, 任宽, 杨轶濛, 崔延莉, 窦延娟, 杨国洪, 刘慎业.  小灵敏面X 光二极管性能研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4040-4044.
    [14] 蒋均, 张健, 邓贤进, 缪丽, 康小克, 张香波, 黄维.  340 GHz基于肖特基二极管未匹配电路倍频源 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4028-4034.
    [15] 郭杰, 张小雷, 段剑金, 郝瑞亭, 许林.  InAs/GaSb 超晶格中波红外二极管的IV 特性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2116-2119.
    [16] 刘福浩, 许金通, 王玲, 王荣阳, 李向阳.  GaN基雪崩光电二极管及其研究进展 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1215-1221.
    [17] 左娅妮, 李政勇, 杨峥, 刘未华, 陈长权, 吴家盛.  基于硅雪崩光电二极管的双光子吸收实验 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3928-3931.
    [18] 王巍, 冯其, 武逶, 谢玉亭, 王振, 冯世娟.  硅基APD器件的工艺及性能仿真分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 140-144.
    [19] 祖秋艳, 王玮冰, 黄卓磊, 何鑫, 陈大鹏.  二极管非制冷红外探测器及其读出电路设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1680-1684.
    [20] 周彦平, 郝娜, 杨瑞, 车驰, 靳浩, 徐静.  发光二极管电子辐照效应的研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 454-458.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  532
  • HTML全文浏览量:  108
  • PDF下载量:  412
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-11
  • 修回日期:  2014-09-15
  • 刊出日期:  2015-04-25

Ge/Si SACM-APD器件分析

  • 1. 重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院,重庆 400065
    • 作者简介:

    王巍(1967-),男,教授,博士,主要从事半导体光电、集成电路设计方面的研究.Email:wangwei@cqupt.edu.cn

  • 收稿日期: 2014-08-11
  • 修回日期: 2014-09-15
  • 刊出日期: 2015-04-25

  • 中图分类号: TN215

摘要: 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.

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (21)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计