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文檔簡介
1、硅是地球上儲量最為豐富的半導(dǎo)體材料,且易于提純、成本較低,在半導(dǎo)體器件中得到了廣泛的應(yīng)用,相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。然而,單晶硅材料的禁帶寬度較大(1.1eV),無法有效吸收波長較長的光波。因而,需要研制具有較高響應(yīng)度和寬光譜響應(yīng)范圍的新型硅光電探測器。黑硅材料具有特殊的表面形貌結(jié)構(gòu),對可見光有極高的光學(xué)吸收,且具有良好的寬光譜吸收特性,可用于光電探測器、太陽能電池及其它光電器件。
本文闡述了硅基APD光電探測器的工作原理,介紹
2、了器件的特性參數(shù),對黑硅具有高的光吸收率和寬光譜吸收范圍的原因,進(jìn)行了理論分析。在理論研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,首先對傳統(tǒng)硅APD光電探測器進(jìn)行了仿真研究,觀察了器件的電場分布,并對I-V特性、光譜特性、響應(yīng)時間和雪崩倍增因子等功能特性,進(jìn)行了仿真分析。
在傳統(tǒng)硅 APD光電探測器仿真研究的基礎(chǔ)上,在 N+層上制備黑硅層,進(jìn)行了基于黑硅材料的APD光電探測器的仿真研究,器件結(jié)構(gòu)為N+PπP+。結(jié)果表明:1)以N+層為光敏區(qū)的器件
3、比以P+層為光敏面的器件具有更高的響應(yīng)度,黑硅探測器對于可見光和近紅外光都具有高的響應(yīng)度;2)以 N+層作為光敏區(qū)的器件主要性能參數(shù)為:雪崩電壓-116V左右;雪崩倍增因子 M=21.8時,器件響應(yīng)度 R為9A/W左右(@1.1μm);器件暗電流大小為10pA量級,響應(yīng)時間為10ns量級,暗電流和響應(yīng)時間與傳統(tǒng)硅 APD光電探測器相比量級保持不變;3)器件的響應(yīng)度隨尖錐結(jié)構(gòu)縱橫比的增大而增大,N+黑硅層摻雜濃度越高,其光響應(yīng)度越高;4)
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