諧振腔增強的雪崩光探測器的研究.pdf

1、本論文的研究工作是圍繞國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）“新型光電子器件中的異質(zhì)兼容集成與功能微結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)研究”（項目編號：2010CB327600）、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（項目編號：2007AA03Z418）以及教育部“長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃“資助（N0.IRT0609）等展開工作的。
　　 隨著高速、長距離光纖通信的不斷發(fā)展，要求相應(yīng)的光接收器件具有更高的靈敏度和更高的高速響應(yīng)能力。通過引入諧振

2、腔結(jié)構(gòu)，將探測器吸收區(qū)置于諧振腔中，可以有效克服傳統(tǒng)PIN型光電探測器量子效率和響應(yīng)速率之間的制約關(guān)系。而結(jié)合APD本身具有的增益特性，將RCE結(jié)構(gòu)引入APD器件，能有效提高探測器的性能。本文圍繞這一思考，從雪崩光電探測器及諧振腔增強型光電探測器的基本原理出發(fā)，尋找出一種優(yōu)化器件綜合性能及制作工藝的新方法，論文的主要工作及成果如下：
　　 1.提出了一種在倍增區(qū)引入AlxGa1—xAs帶隙梯度結(jié)構(gòu)的諧振腔增強型雪崩光探測器結(jié)構(gòu)。

3、通過將Al0.4Ga0.6As—Al0.2Ga0.8As—GaAs帶隙梯度結(jié)構(gòu)置于雪崩探測器的高場區(qū)，并結(jié)合吸收區(qū)與倍增區(qū)分離的設(shè)計，可以在保證電子注入高場區(qū)的同時，有效抑制空穴的碰撞電離，從而實現(xiàn)對探測器過剩噪聲和量子效率兩個主要性能的優(yōu)化。理論分析表明，當(dāng)Al0.4Ga0.6As、Al0.2Ga0.8As及GaAs各層的厚度依次為28nm、10nm和50nm時，該結(jié)構(gòu)探測器具有較小的噪聲（Kefp≈0.1），約33GHz的3dB帶寬

4、（增益G≈5），在增益G=15時可獲得420GHz的增益帶寬積。
　　 2.對苯并環(huán)丁烯樹脂（BCB樹脂）的特性進(jìn)行分析和探討。提出在諧振腔增強型光探測器的制作工藝中，將苯并環(huán)丁烯樹脂應(yīng)用于諧振腔與探測器（單腔結(jié)構(gòu)）以及濾波腔與吸收腔（三鏡兩腔結(jié)構(gòu)）的粘合中，有利于簡化諧振腔增強型雪崩光電探測器的制作工藝，充分發(fā)揮各部分的特性優(yōu)勢。對BCB樹脂的透光性、粘合強度等進(jìn)行了測試，論證了將其應(yīng)用于光電子集成器件制作的可行性。