使用Ge/Si异质结合与微晶Ge介层制造高性能Ge/Si PIN光探测器

科学领域:

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

背景情况:

• 对 (Ge/Si) 光探测器对于光通信至关重要.
• 现有的制造方法在实现高晶体质量和高效集成方面经常面临挑战.

研究的目的:

• 介绍一款高性能Ge/Si PIN光探测器,采用一种新的Ge/Si异质结合方法制造.
• 分析晶体质量和间层厚度对设备性能的影响.

主要方法:

• 使用喷射微晶Ge作为间层与Smart-Cut技术用于高质量的Ge薄膜脱皮.
• 制造的Ge/Si PIN光探测器和系统优化的设备参数.
• 使用表面粗度和X射线衍射 (XRD) 描述了膜的特性.

主要成果:

• 脱皮的Ge薄膜表现出极好的晶体质量 (0.196纳米粗度,70弧秒XRD FWHM).
• 采用2纳米Ge介层的优化设备显示低暗电流密度 (32.8mA/cm2在-1V) 和1.33的理想系数.
• 实现了高响应率 (0.61A/W在1310nm) 和3dB带宽24.3GHz的13微米直径设备.

结论:

• 开发的Ge/Si异质结合方法使得高性能Ge/Si PIN光探测器的制造成为可能,其晶体质量优越.
• 这项技术促进了光探测器在平台上的高效集成,为先进的光子学应用铺平了道路.