超薄層雪崩光電二極管器件的蒙特卡羅模擬.pdf

1、本論文主要利用蒙特卡羅的計(jì)算方法，對(duì)磷化銦基(InP)和氮化鎵基(GaN)雪崩光電二極管結(jié)構(gòu)(APD)進(jìn)行模擬研究，主要的內(nèi)容包括： 1.利用蒙特卡羅算法搭建半導(dǎo)體器件計(jì)算機(jī)模擬平臺(tái)。蒙特卡羅計(jì)算機(jī)模擬方法是半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)和性能研究的有效方法，本文通過對(duì)蒙特卡羅各個(gè)隨機(jī)模塊的細(xì)分，利用C語言在Linux平臺(tái)下搭建了一套模擬程序。目前它可以對(duì)硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(ImP)、氮化鎵(GaN)等體材料進(jìn)行基本性能上的

2、研究，如速度分布、電子，空穴能量分布等，并在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些簡(jiǎn)單的器件結(jié)構(gòu)，如光電二極管(PIN)、雪崩二極管(APD)等結(jié)構(gòu)性能的研究，如帶寬、噪聲、增益等性能。 2.利用蒙特卡羅計(jì)算機(jī)模擬平臺(tái)對(duì)InP材料及InP基的APD結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行深入的研究。InP基的．APD是目前光通信系統(tǒng)中探測(cè)器部分的首選，本文主要針對(duì)超薄層的InP基．APD結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列的研究，特別研究了其在高電場(chǎng)下碰撞電離，噪聲特性，帶寬特性等重要的性能

3、指標(biāo)。通過模擬研究我們發(fā)現(xiàn)，在高電場(chǎng)，薄倍增層的情況下，電子和空穴的碰撞電離系數(shù)(α,β)不再是傳統(tǒng)理論中只隨電場(chǎng)分布的物理量，同時(shí)它也跟倍增層的厚度有密不可分的聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上，我們探討了作為衡量噪聲特性的空穴與電子碰撞電離系數(shù)的比值k=β/α，發(fā)現(xiàn)k值在薄層條件下也會(huì)隨著厚度的變化而變化，并最終提出了通過修訂k值來修正傳統(tǒng)噪聲理論的設(shè)想。 3.利用蒙特卡羅計(jì)算機(jī)模擬平臺(tái)對(duì)GaN材料的特性進(jìn)行深入的研究。GaN基的APD器件在