基于黑硅-多孔硅PIN光電探測(cè)器的仿真研究.pdf

1、由于硅材料本身的限制，使得硅光電探測(cè)器在民用上難以作為1.3μm和1.55μm的光接收器件，軍用上更不可能作為紅外制導(dǎo)和激光告警等的核心部件。因而，需要研制具有較高響應(yīng)度和寬光譜探測(cè)范圍的新型硅光電探測(cè)器。本文充分發(fā)揮黑硅和多孔硅材料的表面微結(jié)構(gòu)特征和元素?fù)诫s改性作用，在理論計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用仿真軟件Silvaco TCAD對(duì)基于黑硅/多孔硅的新型PIN光電探測(cè)器進(jìn)行了仿真研究，考查了光譜響應(yīng)、量子效率、響應(yīng)度、I-V特性、暗

2、電流和響應(yīng)時(shí)間等特性，最終將仿真優(yōu)化結(jié)果用于指導(dǎo)器件的實(shí)際加工。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于多孔硅（無(wú)雜質(zhì)能級(jí)）PIN光電探測(cè)器的仿真結(jié)果表明：正照式光電探測(cè)器在峰值0.9μm處的量子效率和響應(yīng)度分別為93.19％和0.67 A/W，與普通硅PIN光電探測(cè)器相比，分別提高了31.32%和0.22 A/W；在1.05μm處的量子效率和響應(yīng)度分別為13.27%和0.09 A/W，與普通硅PIN光電探測(cè)器相比保持不變；正照式光電探測(cè)

3、的暗電流和響應(yīng)時(shí)間分別為1.5×10-12 A和2×10-6 s，與普通硅PIN光電探測(cè)器相比量級(jí)保持不變；背照式光電探測(cè)器在峰值0.95μm處的量子效率和響應(yīng)度分別為64.87%和0.49 A/W，在1.05μm處的量子效率和響應(yīng)度分別為13.09%和0.11 A/W，暗電流和響應(yīng)時(shí)間分別為6.5×10-6A和8×10-6s，與普通硅PIN光電探測(cè)器相比量級(jí)保持不變。⑵基于黑硅（有雜質(zhì)能級(jí)）PIN光電探測(cè)器仿真結(jié)果表明：正照式光電探測(cè)

4、器在峰值0.9μm處的量子效率和響應(yīng)度分別為94.39%和0.69A/W，與普通硅PIN光電探測(cè)器相比，分別提高了32.52%和0.24A/W，增長(zhǎng)幅度達(dá)到53.33%；在1.05μm處的量子效率和響應(yīng)度分別為33.35%和0.28A/W，分別提高了21.73%和0.17A/W，增長(zhǎng)幅度達(dá)到170%；正照式光電探測(cè)的暗電流和響應(yīng)時(shí)間分別為1.0×10-11A和1.2×10-6s，與普通硅PIN光電探測(cè)器相比量級(jí)保持不變。⑶基于黑硅/多孔