第37卷第3期红外与激光工程2008年6月V01．37No．3InfraredandLaserEngineeringJun．2008高锗组分PIN锗硅光电探测器设计与模拟李欢1，牛萍娟1，杨广华1，李俊一2，张宇2，常旭3，张秀乐s(1．天津工业大学信息与通信工程学院，天津300160；2．中国科学院半导体研究所光电子研究发展中心，北京100083；3．河北工业大学土木工程学院交通工程系，天津300130)摘要：介绍了Sil—届岛合金材料在制作新型光电子器件方面的重要作用，描述了应变SiGe层的特性，包括其临界厚度与Ge组分的关系、能带变窄、折射率增加，以及应变SiGe层的亚稳态特性。设计了应变锗硅缓冲层上的高Ge组分PIN光电探测器的外延材料和结构，采用Silvaco软件分别对光电探测器的器件结构、光谱响应、响应电流及其随入射光功率的变化、器件的暗电流进行了模拟。结果显示，探测器有源区面积增大，其响应电流也增大，且暗电流比其响应电流小6-8个数量级；探测器的响应时间约为3．8xlO-9S；探测器在850am左右具有较好的光响应；这些结果都比较理想。采用L-edit软件设计了该光电探测器的结构，最后对研究结果做出总结。关键词：光电探测器；锗硅；缓冲层；Silvaco中图分类号：TN364+．2文献标识码：A文章编号：1007—2276(2008)03—0440—04DesignandsimulationofhighGecontentPINSiGephoto-detectorLIHuanl，NⅣPing-juanl，YANGGuang-hual，LIJun-yi2，ZHANGYu2，CHANGxu3，ZHANGXiu．1e3(1．SchoolofInformationandCommunicationEngineering，TianjinPolytechnicUniversity，Ti删in300160，China；2．Opto-electronicReserchandDepartementCenter，InstituteofSemiconductors，Chine．reAcademyofSciences，Bcijing100083。China；3．DepartmentofTransportionEngineering，CoHegeofCivilEngineering，HebciUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)Abstract：Sil取isanimportantmaterialtOfabricatenewtypephotoelectronicdevice．Charac．teristicsofSiGestrainlayersweredescribed．includingtherelationbetweencriticalthicknessofSiGestrainlayersandGecomposition，thenarrowedenergybandgap，theincreasedrefractiveindexandthemetastablestateofSiGestrainlayers．EpitaxialmaterialsanddeviceslructuresofhighGecontentPⅨphotodetectoronSiGebufferlayershadbeendesigned．mdevice7Sstructure，spectralresponse，responsecurrentanditschangingwithincidentfightstrength，andthedarkcurrentweresimulatedbyusingsoftwareSilvaco．Theresultsshowthattheresponseelectriccurrentincreaseswiththeactiveareaincreasing，and·thedarkcurrentis6-8ordersofmagnitudesmallerthanresponseelectriccurrent．neresponsetimeofthedetectorisabout3．8xlO-9Sanditsspectralresponseisverywellatabout850姗．Tllestructureofthephoto-detectOrWasdesignedbyusingL-edit．andtheresultsweresummarizedatlast．Keywords：Photo-detectOr；SiGe；Bufferlayers；Silvaco收稿日期：2007一吣一04；修订日期：2007—09—30基金项目：国家自然科学重点基金项目(NSFC-60536030)作者简介：李欢(1983-)，女，山西平遥人，硕士生，研究方向为硅基单片光电子集成回路。Emil：tihuan830914@yahoo．COIn．∞导师简介：牛萍娟(1973-)，女，河北石家庄人，教授，博士，从事化合物半导体器件及集成电路、单片及混合光电集成电路的研究工作。Email：pjniu@eyou．com第3期李欢等：高锗组分PIN锗硅光电探测器设计与模拟44lO引言近年来，Si基Si。_xGex合金材料在制作新型光电子器件方面受到普遍重视，其主要特点是带隙宽度可由Ge组分调节、与成熟的硅工艺兼容、成本低、易于集成。用它制备具有几百纳米到几微米的优质Si基Si。如气外延层的光电探测器，可通过改变合金中Ge的组分，使探测器的峰值波长在0．85—1-55p,m之间变化，且暗电流较低n卅。而当x>0．5时，Si基应变Si。茹岛外延层的临界厚度在10岬以下阎，一旦超过临界厚度将增加外延层缺陷，影响探测器的响应度、暗电流等参数。因此，用缓冲层技术解决晶格失配度大的异质外延问题是国...
