Si基Ge MSM光電探測器的研制.pdf

1、制備響應波長在1.3和1.55μm，并具有高響應速度、高量子效率和低暗電流的高性能光電探測器，不僅是光通信技術(shù)發(fā)展的需要，也是實現(xiàn)硅基光電集成的需要。Ⅲ-Ⅴ族半導體材料在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族半導體材料價格昂貴、導熱性能不好，機械性能較差，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)中的應用。而SiGe材料與Si基微電子器件的制作工藝相兼容，應變的外延Ge材料吸收波長擴展到

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

3、1)襯底上成功生長出厚的純鍺外延層。對材料的表征結(jié)果表明，外延鍺層具有低的位錯密度、好的結(jié)晶質(zhì)量和平整的表面。 (2)以共振腔增強型探測器(RCE)的理論為基礎(chǔ)，詳細分析了制約RCE探測器量子效率、波長選擇性等的主要參數(shù)如前后反射鏡的反射率、吸收長度等。利用傳輸矩陣方法理論模擬了SOI基純Ge RCE-MSM探測器的性能。 (3)詳細研究了Ge探測器的制作流程和關(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