本文選題：紅外探測器 + InGaAs　； 參考：《中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所)》2015年碩士論文

【摘要】：MSM(金屬-半導體-金屬)型光電探測器背靠背肖特基二極管對稱簡潔的平面結(jié)構(gòu)使得其具有較低的寄生電容,同時與高速FET工藝兼容,探測器易于集成,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;直接帶隙半導體材料InGaAs的量子效率和電子遷移率較高,且響應波長范圍廣,這些優(yōu)勢使得InGaAs-MSM探測器在通信領(lǐng)域的應用越來越廣泛。本文首先介紹了紅外探測器的基本情況,提出了InGaAs-MSM探測器的研究意義;再從InGaAs材料和MSM結(jié)構(gòu)的原理兩個方面講述了InGaAs-MSM探測器的工作過程,并對其主要表征參數(shù)及提高探測器性能的措施進行了闡述;根據(jù)探測器的工作原理進行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計:襯底材料選用與InGaAs晶格匹配的InP材料,響應層設(shè)計為1000 nm的InGaAs,響應層上下均設(shè)計緩沖層;設(shè)計了InAlGaAs/InGaAs短周期超晶格、InAlAs肖特基勢壘增強層和SiO2鈍化層,進一步降低了探測器的暗電流;設(shè)計探測器面積為100×100μm2,MSM金屬叉指電極指寬和指間距均為3μm。完成探測器的制備后,對其光電參數(shù)進行了表征:面積100×100μm2的InGaAs探測器的峰值響應波長為1670 nm,1550 nm波段的相對光譜響應度為0.8804;5 V偏置電壓下探測器的暗電流密度為0.6-0.8 pA/μm2,3dB帶寬為6.8GHz,上升沿為70 ps;1550 nm波段響應度達0.554 A/W;相應的外量子效率達88.7%。在此基礎(chǔ)上對探測器的暗電流特性進行了分析,分別闡述了InAlGaAs/InGaAs短周期超晶格、InAlAs肖特基勢壘增強層和SiO2鈍化層對探測器暗電流的抑制機理。
[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.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN15

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本文編號：1880088