1 陕西理工大学机械工程学院，陕西 汉中 723001
2 西北工业集团有限公司，陕西 西安 710043
倍增层对雪崩光电探测器内部载流子的碰撞电离至关重要，因此，采用三元化合物In0.83Al0.17As作为倍增层材料，借助器件仿真工具Silvaco-TCAD，详细探究了In0.83Ga0.17As/GaAs雪崩光电探测器的倍增层厚度及掺杂浓度对其内部电场强度、电流特性和电容特性的影响规律。研究表明，随着倍增层厚度的增加，器件的电场强度和电容呈减小趋势。同时，倍增层掺杂浓度的增大会引起电容和倍增层内的电场强度峰值增加。进一步研究发现，随着倍增层厚度的增加，器件的穿通电压线性增大，击穿电压先减小后增大，但倍增层掺杂浓度的增加会引起器件击穿电压的减小。此外，用电场分布和倍增因子的结合解释了器件穿通电压与击穿电压的变化。
探测器 雪崩光电探测器 倍增层 电场分布 穿通电压 击穿电压
1 天津大学 微电子学院 天津市成像与感知微电子技术重点实验室, 天津, 300072
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100084
设计了一种三级台面的InGaAs/InP雪崩光电二极管, 解决了器件边缘电场和暗电流较高的问题.采用Silvaco Atlas器件仿真软件分析了边缘间距、电荷层掺杂浓度及厚度、倍增层掺杂浓度及厚度对器件性能的影响.仿真结果表明, 本文设计的三级台面器件在边缘间距为8 μm时有最优器件尺寸和较低边缘电场.采用掺杂浓度为1×1017cm－3、厚度为0.2 μm的电荷层和掺杂浓度为2×1015cm－3、厚度为0.4 μm的倍增层, 成功将高电场限制在中心区域, 使得反偏电压40 V时的边缘电场降低至2.6×105V/cm, 仅为中心电场的1/2, 增强了器件的抗击穿能力.此外, 本文设计的器件在0.9 Vbr时的暗电流降低至9.25 pA, 仅为传统两级台面器件的1/3.
铟镓砷 三级台面 雪崩光电二极管 暗电流 边缘电场 贯穿电压 击穿电压 InGaAs Triple-mesa Avalanche photodiode Dark current Edge electric field Punch through voltage Breakdown voltage
