具有微孔的光二极管的3D光学模拟用于高速短距离的数据中心内部互连

科学领域:

• 光电学是指光电子产品.
• 半导体设备物理学 半导体设备物理
• 计算电磁学的计算.

背景情况:

• 光二极管是光通信系统中至关重要的组件.
• 微孔结构可以提高光二极管的性能.
• 准确的设备模拟对于预测高速行为至关重要.

研究的目的:

• 用3D模拟来研究带有微孔的表面照明阳性内在负 (PIN) 光二极管在高速上的性能.
• 模拟重组机制和高场移动性对设备响应的影响.
• 评估这些光二极管在50 Gbps的数据传输中的可行性.

主要方法:

• 使用Lumerical软件进行3D设备模拟.
• 解决了运用Shockley-Read-Hall和Auger重组的漂移-扩散方程,以及高场移动性.
• 使用Lumerical的有限差异时间域 (FDTD) 工具进行光吸收分析.
• 在Lumerical的CHARGE工具中导入了生成配置文件,以确定暂时有限的冲动响应.
• 开发了用于端到端系统模拟的同等电路模型.

主要成果:

• 模拟成功模拟了带有微孔的PIN光二极管的光学和电气特性.
• 精确确定了短暂有限的冲动响应.
• 一个相当的电路模型促进了系统级性能评估.
• 对于20μm x 20μm的设备,以50 Gbps的速度实现的开眼图.

结论:

• 3D模拟为分析高速光二极管性能提供了可靠的方法.
• 带有微孔的PIN光二极管在50Gbps光通信方面表现出有前途的功能.
• 模拟方法可以指导下一代光电子设备的设计.