SOI基CMOS RCE光电探测器结构与特性研究
[Abstract]:In recent years, optical interconnection technology has attracted much attention due to its advantages of high speed, high bandwidth, low crosstalk and low power consumption, especially in the field of very short distance optical transmission. Silicon based photodetectors are promoted by CMOS integrated circuits and process platforms. With the development of CMOS optical receiving circuit and even integrated optical system, the structure and model of 850nm optical wavelength CMOS photodetector with high speed and high sensitivity have become one of the key issues in the implementation of very short distance optical interconnection. Therefore, it is of great practical significance to study the high performance photodetectors compatible with SOI CMOS, and their related processes and fabrication. In this paper, a high speed, high sensitivity and low cost SOI based resonant cavity enhanced (Resonant Cavity Enhanced Photodetector:RCE (Resonant Cavity Enhanced Photodetector:RCE) photodetector structure, which can be used in 850nm wavelength photoelectric integrated circuit (OEIC), is proposed, and the process of the photodetector is realized. Research work on device structure, software simulation and layout design is carried out. The main research works and innovations are as follows: 1. A new SOI based CMOS cavity enhanced photodetector structure is proposed. The optimized structure parameters of the SOI based photodetector are given with 0.5 渭 mCMOS process as the process flow carrier. To solve the problems of low quantum efficiency and narrow working band of silicon based photodetectors; 2. The photoelectric conversion mechanism and carrier characteristics of SOI based photodetectors are studied, and an accurate resonant cavity enhanced photodetector model is established. The Si chip materials used in the devices are investigated. The DBR mirror and the whole structure of the resonator are studied and analyzed to realize the scalable mapping between the model and the physical structure size. The results of numerical model simulation and process simulation based on MATLAB and TCAD are compared. 3. The effect of the multi-dimensional change of physical dimension on the performance of SOI based resonant cavity enhanced photodetector is investigated. The "grid active zone" structure and the "strip gate active zone" structure are added to the analysis and design of the DBR mirror. By optimizing the design of SOI based CMOS RCE photodetector for optical fiber communication; 4. A variety of SOI based CMOS RCE photodetectors are designed, including three kinds of area sizes: 30 渭 m (30 渭 m), 40 渭 m (40 渭 m), 50 渭 m (50 渭 m), two kinds of active region structures: strip gate P structure, grid type N structure, and so on. And four kinds of active region spacing 0.8 渭 m ~ 0.9 渭 m ~ (-1) 渭 m structure, so there are 24 different structures of photodetector. The results show that the SOI based CMOS RCE photodetector is correct and its quantum efficiency is 100% higher than that of the ordinary CMOS photodetector. In addition, compatible with the existing CMOS process, it also reduces the production difficulty and cost. The research work in this paper has accumulated certain technical experience for the further research and production of RCE photodetectors in the future. Through the systematic analysis of the R & D flow of RCE photodetectors, it has laid a foundation for its research and mass production.
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN15
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 顾聚兴;敏感1.5μm波长的光电探测器[J];红外;2003年06期
2 顾聚兴;适应新应用的光电探测器[J];红外;2005年03期
3 顾聚兴;;用于傅里叶变换红外光谱学的光电探测器[J];红外;2006年04期
4 ;甘肃天水庆华研发的“新型光电探测器”达国际先进水平[J];红外;2006年09期
5 闫阳;肖夏;姚素英;郑云光;张寅辰;;高性能硅光电探测器设计及温度特性研究[J];光电子.激光;2007年01期
6 ;等离子体透镜提高光电探测器效率[J];激光与光电子学进展;2009年05期
7 田晋;;激光修复光电探测器[J];激光与光电子学进展;1980年06期
8 А.Г.ЯКУНИН ,П.И.ГОСЬКОВ ,А.Я.СУРАНОВ ,王健良;多元光电探测器检测自动化的综合技术设备[J];红外技术;1990年06期
9 顾聚兴;增益超过10~5的光电探测器[J];红外;1994年09期
10 何民才,,陈长清,郭缨,刘志伟;基于峰域工作点的间接耦合光电探测器[J];电子学报;1996年05期
相关会议论文 前10条
1 单崇新;王立昆;张吉英;申德振;范希武;;氧锌镁基太阳盲光电探测器[A];第十一届全国MOCVD学术会议论文集[C];2010年
2 王晓耘;徐华盛;雷爱宏;;超快光电探测器[A];华东三省一市第三届真空学术交流会论文集[C];2000年
3 陈风;王骥;郑小兵;;陷阱式光电探测器的线性测量[A];第十届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2004年
4 费丰;杨家桂;缪向红;;高速光电探测器带宽测试技术[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2008年
5 王晓耘;刘德林;;超快响应光电探测器时间响应特性的研究[A];第六届华东三省一市真空学术交流会论文集[C];2009年
6 郭中原;;用于激光陀螺仪的硅光电探测器[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
7 林聚承;袁祥辉;;一种新型650nm的光电探测器[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
8 费丰;王宁;刘涛;;高速光电探测器带宽测试技术研究[A];第十三届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2010年
9 杨电;赵先明;徐红春;;雪崩型光电探测器的自动老化测试的研究[A];第十四届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2012年
10 王兴妍;黄辉;王琦;黄永清;任晓敏;;新型光电探测器的研究[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
相关重要报纸文章 前4条
1 记者 苏亚兵;建国内首个光电探测器研发平台[N];珠海特区报;2010年
2 撰稿 本报记者 张希;宁企研发光电探测器 保障嫦娥三号平安“落月”[N];南京日报;2013年
3 张巍巍;IBM在芯片通信技术上取得重大突破[N];科技日报;2010年
4 张巍巍;IBM芯片通信技术取得重大突破[N];中国质量报;2010年
相关博士学位论文 前10条
1 金里;基于硅基SU-8光波导的微环谐振器及光电探测器研究[D];浙江大学;2015年
2 郭楠;新型低维光电探测器机理研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年
3 文化锋;光载毫米波系统的毫米波功率合成技术研究[D];宁波大学;2015年
4 周弘毅;硅基光电探测器的研究[D];北京工业大学;2015年
5 李莉;双波段组合激光辐照光电探测器的研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 李建威;高速光电探测器频率响应特性测试研究[D];南开大学;2010年
7 黄启俊;MOSFET亚阈光电特性研究及其应用系统[D];武汉大学;2010年
8 李霞;PTCDA/p-Si光电探测器的研制与性能研究[D];兰州大学;2009年
9 伞海生;透明导电薄膜CdIn_2O_4的研究和高速光电探测器频响的测量[D];兰州大学;2006年
10 魏莹;Ge/Si异质结及其光电探测器特性研究[D];兰州大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 高勋;强激光对光电探测器的损伤研究[D];长春理工大学;2004年
2 石刘峰;能见度传感器测量误差的研究[D];南京信息工程大学;2015年
3 王柳;具有垂直站立结构的二维层状过渡金属硫属化合物的制备及光电应用[D];苏州大学;2015年
4 乔虹;基于二维纳米材料的高效光电探测器的研究[D];苏州大学;2015年
5 吴程呈;基于黑硅材料的Si-APD功能仿真研究[D];电子科技大学;2015年
6 乔芳建;Mie散射增强的新型石墨烯光电探测器研究及Mie散射应用拓展[D];南京大学;2015年
7 李梦;SOI基CMOS RCE光电探测器结构与特性研究[D];杭州电子科技大学;2015年
8 周勇;谐振腔增强型光电探测器的特性研究[D];电子科技大学;2009年
9 贺成群;光电探测器关键性能参数测试研究[D];大连理工大学;2009年
10 陶启林;波长1.3μm高速光电探测器研究[D];电子科技大学;2000年
本文编号:2370796
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2370796.html