InGaAs APD红外探测器结构设计及性能研究

发布时间：2022-10-29 23:15

　　基于光纤传输、量子通信等技术对低噪声、高信噪比探测器的需求,高探测率、高灵敏度、智能集成化的APD探测器越来越多地应用于当代通信系统等行业。本文主要对SAGCM结构的In_0.53Ga_0.47As/InP APD探测器进行了研究。1、利用silvaco-TCAD仿真软件,研究了In_0.53Ga_0.47As/InP SAGCM-APD探测器的InP电荷层、偏置电压对电场分布的影响,研究了探测器中InP电荷层、倍增层对器件贯穿电压和击穿电压的影响。另外,对器件的交流小信号特性以及光响应特性等性能进行了分析讨论。增加偏置电压,APD探测器内部电场整体增大;InP电荷层电荷面密度增加,导致APD探测器的倍增层电场增加,而其吸收层电场减小。InP电荷层电荷密度增加,APD探测器的击穿电压线性降低,而贯穿电压线性增加;电荷层电荷面密度大于一定值后,InP倍增层厚度Wm的增加使得APD器件击穿电压先减小后增加,在0.4μm处,击穿电压出现最小值Vbmin为29 V,器件贯穿电压随着倍增层厚度Wm的增加而线性增加。I... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 APD探测器的发展
        1.2.1 APD结构发展
        1.2.2 APD材料分类
        1.2.3 APD国内外发展现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 外延制备与性能表征设备
    2.1 外延制备
        2.1.1 分子束外延技术
        2.1.2 Zn扩散实验装置
    2.2 性能表征设备
        2.2.1 高精度探针台
        2.2.2 自装光照响应测试系统
        2.2.3 扫描电镜显微镜
    2.3 本章小结
第三章 APD器件结构设计
    3.1 silvaco-TCAD软件介绍
    3.2 物理模型
        3.2.1 迁移率模型
        3.2.2 产生复合模型
        3.2.3 局域模型和非局域模型
    3.3 仿真建模
        3.3.1 结构描述
        3.3.2 材料参数及模型
        3.3.3 数值计算方法
        3.3.4 器件特性结果
    3.4 结构设计
        3.4.1 电场分布
        3.4.2 贯穿电压与击穿电压相互关系
        3.4.3 倍增区与击穿电压、贯穿电压关系
        3.4.4 交流小信号特性
        3.4.5 光响应特性
    3.5 本章小结
第四章 APD器件制备与性能分析
    4.1 APD器件制备
        4.1.1 APD器件保护环设计
        4.1.2 APD器件工艺流程
        4.1.3 APD器件Zn扩散
    4.2 APD器件性能分析
        4.2.1 器件I-V特性分析
        4.2.2 器件C-V特性分析
        4.2.3 器件I-T特性分析
        4.2.4 器件响应特性分析
        4.2.5 保护环对器件的击穿电压作用
        4.2.6 器件贯穿电压与击穿电压关系
    4.3 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 后期展望
致谢
参考文献
附录 研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]高光电探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件[J]. 王巍,陈婷,李俊峰,何雍春,王冠宇,唐政维,袁军,王广.  光子学报. 2017(08)
[2]中国量子卫星实现千公里量子纠缠分发[J].   科技传播. 2017(12)
[3]高探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件[J]. 王巍,鲍孝圆,陈丽,徐媛媛,陈婷,王冠宇.  光子学报. 2016(08)
[4]集成电路用聚合物光波导材料[J]. 温昌礼,季家镕,窦文华,宋艳生.  激光与光电子学进展. 2009(07)



本文编号：3698601