隨著外延技術的發(fā)展,可用于近紅外光探測且能與CMOS工藝集成的Ge/Si波導（Waveguide,WG）雪崩光電二極管（Avalanche Photodiode,APD）成為了研究熱點。一方面,它利用Ge作為吸收層材料,可以拓展器件的波長探測范圍;另一方面,它結合WG和APD的優(yōu)勢,使器件具備高響應度和高帶寬的特點。同時,隨著光電子集成電路的發(fā)展,要求Ge/Si WG APD能實現(xiàn)與光纖的耦合。所以,本文采用絕緣襯底上的硅（Silicon-On-Insulator,SOI）WG設計WG APD,SOI WG可以在襯底上與錐形波導結構結合從而實現(xiàn)與光纖的耦合。此外,SOI WG不僅能減小襯底吸收現(xiàn)象,還能實現(xiàn)與光電子集成電路的高度集成。同時本文采用吸收區(qū)-電荷區(qū)-倍增區(qū)分離的APD結構,在這種結構中,光子吸收和載流子倍增分別發(fā)生在不同區(qū)域,互不干擾,能夠提高APD的性能。本文具體研究內(nèi)容如下:首先,器件的設計和性能仿真。在分析了Ge/Si異質(zhì)結、WG理論和APD理論的基礎上,從與光纖的耦合角度出發(fā)設計了Ge/Si WG APD器件的結構;并從SOI WG對芯層尺寸和摻雜的要求,以及APD... 

【文章來源】：重慶郵電大學重慶市

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Si上外延生長Ge的照片

碩士學位論文 光電探測器的于禁帶寬度過大而呈現(xiàn)明顯的劣勢，在近紅外波段V)不足以克服 Si 的帶隙和誘導電子空穴對，即不會有光電料禁帶寬度gE與其所能探測波長的關系，可以算出 Si 材長為 1.1μm。圖 2.10 給出了不同材料的光吸收系數(shù)。 1240gnmE

37(c) 吸收層摻雜為15 -31 10 cm(d) 吸收層摻雜為16 -31 10 cm圖 3.7 吸收層摻雜對電場分布的影響吸收層厚度對器件光電流、響應度和響應速度起著重要作用。Ge 吸收系數(shù) a為6 -11 10 m，在 Ge/SiSACM-APD 中，入射光為 1.2μm 時，吸收區(qū)寬度至少要取到 1μm 以上才能保證量子效率[42]。而在波導結構中，吸收層不需要那么厚，典型取 0.4~0.7μm。吸收層的電場強度不能太高，這是因為絕不允許載流子的倍增發(fā)生在吸收層，同時要避免光生載流子與材料內(nèi)部的雜質(zhì)發(fā)生復合作用；吸收層的電場

【參考文獻】：
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本文編號：2954602