Si基Ge MSM光電探測(cè)器的研制.pdf

1、制備響應(yīng)波長(zhǎng)在1.3和1.55μm，并具有高響應(yīng)速度、高量子效率和低暗電流的高性能光電探測(cè)器，不僅是光通信技術(shù)發(fā)展的需要，也是實(shí)現(xiàn)硅基光電集成的需要。Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料在1.3～1.55μm具有較大的吸收系數(shù)，是理想的吸收區(qū)材料；然而，Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料價(jià)格昂貴、導(dǎo)熱性能不好，機(jī)械性能較差，并且與現(xiàn)有成熟的硅基工藝兼容性差，限制了其在光電集成技術(shù)中的應(yīng)用。而SiGe材料與Si基微電子器件的制作工藝相兼容，應(yīng)變的外延Ge材料吸收波長(zhǎng)擴(kuò)展到

2、了1.6μm以上，因此研究Si基外延純Ge探測(cè)器引起人們極大興趣。本論文就是圍繞Si基外延Ge探測(cè)器開(kāi)展的，研制出了工作于長(zhǎng)波長(zhǎng)的Si基外延Ge金屬-半導(dǎo)體-金屬光電探測(cè)器和SOI基外延Ge共振腔增強(qiáng)型金屬半導(dǎo)體金屬光電探測(cè)器。 本論文包括材料生長(zhǎng)、器件性能模擬以及器件的制備工藝、性能測(cè)試等研究工作，主要內(nèi)容有： (1)采用超高真空化學(xué)汽相淀積(UHV/CVD)系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化生長(zhǎng)條件，用低溫緩沖層技術(shù)在Si和SOI(00

3、1)襯底上成功生長(zhǎng)出厚的純鍺外延層。對(duì)材料的表征結(jié)果表明，外延鍺層具有低的位錯(cuò)密度、好的結(jié)晶質(zhì)量和平整的表面。 (2)以共振腔增強(qiáng)型探測(cè)器(RCE)的理論為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了制約RCE探測(cè)器量子效率、波長(zhǎng)選擇性等的主要參數(shù)如前后反射鏡的反射率、吸收長(zhǎng)度等。利用傳輸矩陣方法理論模擬了SOI基純Ge RCE-MSM探測(cè)器的性能。 (3)詳細(xì)研究了Ge探測(cè)器的制作流程和關(guān)鍵工藝技術(shù)，在現(xiàn)有的條件下摸索了小尺寸線條的光刻、ICP干