在Ge缓冲Si基板上的高性能GeSi/Ge多量子井光探测器

科学领域:

• 光电学是指光电子产品.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体物理 半导体物理

背景情况:

• 光探测器对于光通信和红外传感至关重要.
• - (GeSi) 合金为红外应用提供可调节的带隙.
• 开发具有成本效益和高性能的光电探测器,与制造相兼容,是必不可少的.

研究的目的:

• 为了展示使用GeSi/Ge多量子井 (MQW) 结构的高性能光电探测器.
• 评估光电探测器的性能特征,包括暗电流,响应率和温度电阻系数 (TCR).
• 评估这种CMOS兼容结构在短波红外 (SWIR) 和未冷却红外成像方面的潜力.

主要方法:

• 制造具有4循环Ge0.86Si0.14/Ge MQW结构的PIN mesa光探测器.
• 使用降压化学蒸汽沉积 (RPCVD) 在Ge缓冲Si (100) 基板上的MQW结构的生长.
• 在不同的偏差条件和波长下对设备性能进行表征,包括暗电流,光学响应度和阻力温度系数.

主要成果:

• 在-1V偏向下达到3mA/cm2的低暗电流密度.
• 在1310 nm的光学响应率为0.51 A/W,在1550 nm的光学响应率为0.17 A/W,切断波长为1620 nm.
• 观察到高温电阻系数 (TCR) 为 -5.18%/K,超过商业热探测器.
• 确认了良好的高功率性能和可重复的光响应.

结论:

• 制造的Ge0.86Si0.14/Ge MQW光电探测器表现出适合SWIR检测的高性能.
• 该设备的高TCR表明了未冷却的热红外成像应用的潜力.
• 多层GeSi/Ge结构的CMOS兼容性和低成本性质使其成为未来集成光电子系统的有希望的候选者.