基于标准CMOS技术的新型多晶硅发光器件的设计与实现

作     者：艾康 程骏骥 朱坤峰 吴克军 刘钟远 刘志伟 赵建明 黄磊 徐开凯 Ai Kang;Cheng Junji;Zhu Kunfeng;Wu Kejun;Liu Zhongyuan;Liu Zhiwei;Zhao Jianming;Huang Lei;Xu Kaikai

作者机构：电子科技大学电子薄膜与集成器件重点实验室四川成都610054 中国电子科技集团公司第二十四研究所重庆400060 中国电子科技集团公司第四十四研究所重庆400060 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2020年第47卷第7期

页      面：300-306页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 070207[理学-光学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFE0181500) 国家自然科学基金(61674001,61704019) 四川省杰出青年科技人才支持计划(2020JDJQ0022) 

主　　题：激光光学 集成电路工艺 全硅光学生物传感器 发光效率 碰撞电离率 载流子注入 

摘      要：目前与互补金属氧化物半导体工艺兼容且具有高发光效率的硅基光源的制作技术尚不成熟,针对这一问题,研究了一种新型多晶硅发光器件。首先研究了该结构在反偏电压下可能存在的各种雪崩模式(带间跃迁、轫致辐射、空穴在轻和重质量带之间的带内跃迁、高场条件下的电离和间接带间重组),对不同雪崩模式下的发光机理进行了理论分析;然后研究了器件内部的空穴和电子在反偏电压下的漂移及扩散情况,指出载流子注入增加了参与雪崩倍增过程的载流子数量,进而使碰撞电离率提高;最后对器件的电场、光谱、电流与光强等数据进行分析,对量子效率和光电转换效率进行计算,验证了所研究结构通过载流子注入实现了碰撞电离率的提高,进而实现了发光效率的提高,其中量子效率为5.9×10^-5,光电转换效率为4.3×10^-6。