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InP基HBT的理论研究以及光接收机前端单片集成器件的制备

InP基HBT的理论研究以及光接收机前端单片集成器件的制备

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作者：文有德北京邮电大学

学位级别：硕士

本论文的工作是围绕任晓敏教授承担的教育部高等学校博士学科点专项科研基金“基于RCE光探测器和HBT的单片集成(OEIC)高速光接收模块”(项目编号：20020013010)、任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“新一... 详细信息

本论文的工作是围绕任晓敏教授承担的教育部高等学校博士学科点专项科研基金“基于RCE光探测器和HBT的单片集成(OEIC)高速光接收模块”(项目编号：20020013010)、任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”(项目编号：2003CB314900)等项目展开的。 InP基异质结双极晶体管(HBT)在光纤通信等领域具有极其广阔的应用前景，并且可以与光电探测器等光器件单片集成，因而深入系统地研究InP基HBT器件具有极其重要的意义。本论文的工作主要是围绕着InP基HBT器件的理论研究、实验制备及其与PIN光电探测器的单片集成而展开的。现将本论文所包含的研究成果总结如下： (1)系统地研究并总结了HBT理论模型中常见物理量的计算，并结合已有文献资料总结出了InP与InGa(0.47)As材料的迁移率公式，这对InP基HBT的各种理论仿真计算有着重要的作用;(2)研究了在大电流密度下发生Kirk效应时对InP基HBT直流特性和高频特性的影响，得出Kirk效应的发生会导致InP基HBT的直流增益和高频特性均变差。与此同时，研究了在发生Kirk效应后，在BC结B区侧产生的零电场区域厚度X对τ、f与f的影响，并得出X相对于X来说是不可忽略的，这对于基区厚度很薄而C区又很厚的情况时，在τ的计算中，X所占的权重将会变得更加重要;(3)研究了InP基HBT的基区在非均匀掺杂情况下对其各性能参数的影响。首先研究了非均匀掺杂时在基区的内建场分布情况，并得出，在对基区进行非均匀掺杂时所产生的加速电场与减速电场当中，减速电场的场强大小相对加速电场来说是不可以忽略的。其次，研究了基区不同的掺杂曲线对τ、f、f的影响，并得出，非均匀掺杂对InP／InGaAs HBT的性能参数f的改善不是特别大。最后研究了由于掺杂工艺误差对τ、f、f的影响，并得出在V=0.64V、α=2.78、λ=0.38时，5％的掺杂工艺偏差给f带来的波动仅为1％左右;(4)参与了InP基HBT、PIN—PD、光接收机前端单片OEIC三种器件的制备。经过测试得出：对于2μm尺寸型号的InP基HBT器件，其电流增益截止频率f为28GHz;对于入光面为22×22μm尺寸型号的PIN—PD器件，其高频响应带宽为16GHz;对于由以上两者组成的光接收机前端单片OEIC器件，其高频响应带宽为3GHz。

关键词：异质结双极晶体管(HBT) 基区非均匀掺杂迁移率 Kirk效应光电探测器(PD) 光电集成电路(OEIC)

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