微晶Ge层间结合的InGaAs/Si雪崩光二极管具有135A/W的超高响应率和190的增益

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
• 半导体设备 半导体设备

背景情况:

• III-V/Si异质连接对于集成光电子设备至关重要,但在接口质量方面面临挑战.
• 现有的粘合技术往往会导致缺陷,相互扩散和设备性能受到限制.
• 高性能雪崩光二极管 (APD) 对于光通信和传感是必不可少的.

研究的目的:

• 开发一种高性能的InGaAs/Si雪崩光二极管 (APD),使用一种新的粘合技术.
• 研究微晶 (μc-Ge) 介层对异质连接质量和设备性能的影响.
• 探索接口载体运输机制及其对设备特征的影响.

主要方法:

• 使用微晶 (μc-Ge) 层间粘合技术制造InGaAs/Si异质连接.
• 粘合界面的空隙,强度和氧化物存在的表征.
• 制造的雪崩光二极管 (APD) 的性能评估,包括不同波长的响应度和雪崩增强度测量.
• 在不同的光功率下分析设备行为,以了解空间电荷效应和载体运输机制.

主要成果:

• 在1310 nm达到68 A/W的高响应度,在1550 nm达到135 A/W.
• 在相应的波长下,已经证明了106.25和190的高雪崩收益.
• 由于空间电荷效应,观察到穿孔电压随着光学功率的增加而增加.
• 确定了一个缺陷辅助的道机制,用于接口载体运输.

结论:

• 这种μc-Ge层间粘合技术可以实现无空隙,高强度和无氧化物的InGaAs/Si异质连接.
• 制造的InGaAs/Si APD显著优于以前的基于Ge/Si和InGaAs的APD.
• 这项工作为高性能,低噪音的III-V/Si集成光探测器提供了可行的技术途径.