發(fā)布時(shí)間：2018-05-12 20:42

  本文選題：紅外探測(cè)器 + InGaAs��； 參考：《中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)》2015年碩士論文

【摘要】：MSM(金屬-半導(dǎo)體-金屬)型光電探測(cè)器背靠背肖特基二極管對(duì)稱簡(jiǎn)潔的平面結(jié)構(gòu)使得其具有較低的寄生電容,同時(shí)與高速FET工藝兼容,探測(cè)器易于集成,相比于APD和PIN結(jié)構(gòu),MSM結(jié)構(gòu)更容易制得高帶寬、大面積器件;直接帶隙半導(dǎo)體材料InGaAs的量子效率和電子遷移率較高,且響應(yīng)波長范圍廣,這些優(yōu)勢(shì)使得InGaAs-MSM探測(cè)器在通信領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。本文首先介紹了紅外探測(cè)器的基本情況,提出了InGaAs-MSM探測(cè)器的研究意義;再從InGaAs材料和MSM結(jié)構(gòu)的原理兩個(gè)方面講述了InGaAs-MSM探測(cè)器的工作過程,并對(duì)其主要表征參數(shù)及提高探測(cè)器性能的措施進(jìn)行了闡述;根據(jù)探測(cè)器的工作原理進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì):襯底材料選用與InGaAs晶格匹配的InP材料,響應(yīng)層設(shè)計(jì)為1000 nm的InGaAs,響應(yīng)層上下均設(shè)計(jì)緩沖層;設(shè)計(jì)了InAlGaAs/InGaAs短周期超晶格、InAlAs肖特基勢(shì)壘增強(qiáng)層和SiO2鈍化層,進(jìn)一步降低了探測(cè)器的暗電流;設(shè)計(jì)探測(cè)器面積為100×100μm2,MSM金屬叉指電極指寬和指間距均為3μm。完成探測(cè)器的制備后,對(duì)其光電參數(shù)進(jìn)行了表征:面積100×100μm2的InGaAs探測(cè)器的峰值響應(yīng)波長為1670 nm,1550 nm波段的相對(duì)光譜響應(yīng)度為0.8804;5 V偏置電壓下探測(cè)器的暗電流密度為0.6-0.8 pA/μm2,3dB帶寬為6.8GHz,上升沿為70 ps;1550 nm波段響應(yīng)度達(dá)0.554 A/W;相應(yīng)的外量子效率達(dá)88.7%。在此基礎(chǔ)上對(duì)探測(cè)器的暗電流特性進(jìn)行了分析,分別闡述了InAlGaAs/InGaAs短周期超晶格、InAlAs肖特基勢(shì)壘增強(qiáng)層和SiO2鈍化層對(duì)探測(cè)器暗電流的抑制機(jī)理。
[Abstract]:MSM (metal-semiconductor-metal) photodetectors have low parasitic capacitance due to their simple and symmetrical planar structure, and are compatible with high speed FET process, and the detectors are easy to integrate. Compared with APD and PIN structures, it is easier to fabricate high bandwidth and large area devices, and the direct bandgap semiconductor material InGaAs has higher quantum efficiency and electron mobility, and a wide range of response wavelengths. These advantages make InGaAs-MSM detectors more and more widely used in the field of communication. In this paper, the basic situation of infrared detector is introduced, and the research significance of InGaAs-MSM detector is put forward, and then the working process of InGaAs-MSM detector is described from two aspects: InGaAs material and the principle of MSM structure. The main characterization parameters and the measures to improve the performance of the detector are described. The structure of the detector is designed according to the working principle of the detector. The substrate material is selected as the InP material matching the InGaAs lattice. The response layer is designed as 1000 nm InGaAs, and the buffer layer is designed up and down, and the InAlGaAs/InGaAs short period superlattice InAlAs Schottky barrier enhancement layer and SiO2 passivation layer are designed to further reduce the dark current of the detector. The design area of the detector is 100 脳 100 渭 m ~ (2). The finger width and finger spacing of the metal cross finger electrode are 3 渭 m. After completing the fabrication of the detector, The optoelectronic parameters were characterized: the peak response wavelength of the InGaAs detector with an area of 100 脳 100 渭 m ~ 2 was 1670 nm ~ 1550nm, and the relative spectral responsivity of the detector was 0.8804 渭 m ~ 5 V bias voltage. The dark current density of the detector was 0.6-0.8 pA/ 渭 m ~ 2 ~ (2) dB bandwidth was 6.8 GHz, and the rising edge was 70 GHz. The responsivity is 0.554 A / W and the external quantum efficiency is 88.7nm. On this basis, the dark current characteristics of the detector are analyzed, and the suppression mechanism of the detector dark current by the InAlGaAs/InGaAs short period superlattice InAlAs Schottky barrier enhancement layer and the SiO2 passivation layer is described respectively.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN15

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本文編號(hào)：1880088