光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖-基礎(chǔ)電子四元化合物In1-X，GaXAs1-yPy可以通過(guò)在InP襯底上外延生長(zhǎng)而獲得良好的晶格匹配。通過(guò)優(yōu)化艿和y值既可以保證晶格匹配又可以獲得需要的禁帶寬度。例如In0.53Ga。47As與InP完全匹配，并且其禁帶寬度所對(duì)應(yīng)的光譜吸收波長(zhǎng)為1.65；tm，因此在1～1.65gm波長(zhǎng)范圍內(nèi)InGaAs是廣泛使用的材料。與InGaAs相比，四元化合物InGaAsP的制造工藝更復(fù)雜，而且對(duì)于大多數(shù)外延技術(shù)而言在生長(zhǎng)磷的過(guò)程當(dāng)中難以獲得統(tǒng)一組分的InGaAsP，因此InGaAsP的應(yīng)用不如InGaAs廣泛。InGaAs在高溫600～700＇C下用LPE技術(shù)生長(zhǎng)，通過(guò)摻錫和鋅來(lái)實(shí)現(xiàn)N型和P型摻雜。

支InGaAs光電探測(cè)器在1978年就被報(bào)道［15］，略晚于支InGaAsP光電探測(cè)器［16］。這些探測(cè)器都可以通過(guò)改變組分含量從而達(dá)到需要的波長(zhǎng)響應(yīng)。圖1所示是一種典型的InGaAsP光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，利用異質(zhì)結(jié)構(gòu)以In06qGa031As066P034作為本征吸收層，以In0.7：Ga0.22As0.47P0.53為P型表面入射窗，得到了峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為1.36gm的窄的頻譜響應(yīng)。為了制作方便，一股將這種光電探測(cè)器做成臺(tái)面結(jié)構(gòu)，圖2是幾種常見(jiàn)的形成臺(tái)面PIN的方法，包括外延生長(zhǎng)，擴(kuò)散及離子注入等方法。然而這些臺(tái)面不利于集成，難以實(shí)現(xiàn)光電子集成回路（OEIC），因此人們又做出了各種平面結(jié)構(gòu)，這些平面結(jié)構(gòu)類(lèi)似于圖1所示，同時(shí)這種平面結(jié)構(gòu)有助于因表面漏電流引起的暗電流。

圖1InGaAsP/InP光電探測(cè)器

圖2形成InGaAsP/InP臺(tái)面結(jié)構(gòu)pn結(jié)的不同方法

InGaAsP光電探測(cè)器中，表面鈍化層、載流子產(chǎn)生復(fù)合及隧穿等都會(huì)引起暗電流。通過(guò)優(yōu)化表面鈍化層可以使表面漏電流密度小到IlA/cm＇量級(jí)。s.R.Forrestt＂J等人指出，在較低偏壓流子產(chǎn)生復(fù)合對(duì)暗電流起主導(dǎo)作用，只有當(dāng)偏壓大于100V時(shí)隧穿電流才變得顯著。即使由產(chǎn)生復(fù)合引起的小的暗電流也會(huì)對(duì)光電探測(cè)器靈敏度產(chǎn)生不利影響，因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使暗電流。由于產(chǎn)生復(fù)合電流和禁帶寬度有關(guān)，禁帶寬度越小則產(chǎn)生復(fù)合電流就越大。為了減小這種產(chǎn)生復(fù)合電流應(yīng)該盡量減少使用窄帶隙材料，如圖3所示［IS］。它的表面為重?fù)诫s的InGaAs吸收層，重?fù)诫s的InGaAs層使得耗盡區(qū)往寬帶隙的InP擴(kuò)展，同時(shí)P型InP層的存在也使得同形異質(zhì)結(jié)構(gòu)中寬帶隙一側(cè)的InP成為耗盡層。這樣產(chǎn)生復(fù)合電流就發(fā)生在寬帶隙的InP中，因此大大減小了暗電流。

圖3具有小暗電流的光電探測(cè)器

圖4所示是一種雙異質(zhì)結(jié)PIN結(jié)構(gòu)InGaAs/lnP光電探測(cè)器阝叨，這種雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步減小了擴(kuò)散電流，臺(tái)面漸變超晶格減小了載流子捕獲效應(yīng)。因此速度和響應(yīng)度都得到了提高。