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ge/si波导集成型APD器件的仿真分析

半导体光电 2016年第1期37卷 23-26,35页

作者：王振王婷王巍杜超雨陈丽鲍孝圆王冠宇王明耀重庆邮电大学光电工程学院/国际半导体学院重庆400065

设计了一种ge/si波导集成型雪崩光电二极管（APD）。器件采用将si波导层置于ge吸收层之下的结构,光经波导层进入吸收层只需一次耦合,降低了光的损耗,提高了光的吸收率和光电流。采用silvaco软件对器件的结构和性能进行仿真,结果表明：... 详细信息

设计了一种ge/si波导集成型雪崩光电二极管（APD）。器件采用将si波导层置于ge吸收层之下的结构,光经波导层进入吸收层只需一次耦合,降低了光的损耗,提高了光的吸收率和光电流。采用silvaco软件对器件的结构和性能进行仿真,结果表明：器件的雪崩击穿电压为-28V,最大内量子效率达到89%,在1.15~1.60μm范围内具有较高响应度,峰值波长位于1.31μm,单位响应度最高达0.74A/W,3dB带宽为10GHz。

关键词： ge/si 雪崩光电二极管波导集成型光吸收率器件仿真

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ge/si超晶格喇曼谱研究

Journal of Semiconductors 1991年第3期12卷 188-192页

作者：金鹰张树霖秦国刚盛篪周铁城大学物理系北京100871 复旦大学表面物理实验室上海200433

我们用喇曼光散射的方法,观察了应变层超晶格的折迭声学声子,从而验证了材料的超晶格多层结构.将实验中观察到的频率和理论计算值进行比较表明,所研究样品的标称值和喇曼实验是基本相符合的.根据光学限制模的频率移动,估算了超晶格样品... 详细信息

我们用喇曼光散射的方法,观察了应变层超晶格的折迭声学声子,从而验证了材料的超晶格多层结构.将实验中观察到的频率和理论计算值进行比较表明,所研究样品的标称值和喇曼实验是基本相符合的.根据光学限制模的频率移动,估算了超晶格样品中ge层和si层的应变分布.

关键词：喇曼散射超晶格散射谱 ge/si

P-channel ge/si Hetero-nanocrystal Based MOSFET Memory

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Semiconductor Photonics and Technology 2005年第4期11卷 244-247页

作者： YANG Hong-guan ZHOU Shao-hua ZENG Yun SHI Yi Dept. of Appl. Phys. Hunan University Changsha 410082 CHN Dept. of Phys. Nanjing University Nanjing 210093 CHN

The charge storage characteristics of P-channel ge/si hetero-nanocrystal based MOSFET memory has been investigated and a logical array has been constructed using this memory cell. In the case of the thickness of tunneling oxide Tox = 2 nm and the dimensions of si- and ge-nanocrystal Dsi = Dge = 5 nm, the retention time of this device can reach ten years(～1 × 108 s) while the programming and erasing time achieve the orders of microsecond and millisecond at the control gate voltage | Vg | = 3 V with respect to N-wells,respectively. Therefore, this novel device, as an excellent nonvolatile memory operating at room temperature,is desired to obtain application in future VLsi.

关键词： ge/si Hetero-nanocrystal Nano-memory Direct tunneling Logic array

Study of Time Characteristics in ge/si Hetero-nanocrystal MOSFET Memory

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Study of Time Characteristics in Ge/Si Hetero-nanocrystal MO...

用RHEED强度振荡锁相外延控制ge/si超晶格的生长

第一届全国纳米技术与应用学术会议

作者： H. G. YANG, Y. SHI, B. ZHAO , X. L. YUAN, B. SHEN, S. L. GU,P. HAN, R. ZHANG, and Y. D. ZHENGDepartment of Physics & Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, P.R.China

＜正＞ The electron storage characteristics of ge/si hetero-nanocrystal MOSFET memory have been simulated. Owing to the ge/si hetero-energy bands, the retention time increases several orders compared with si nanocrystal memory, and the programming time achieves the order of liS. The trade-off between the high-speed programming and the long retention time could be solved efficiently with the ge/si heteronanocrystal structure, and the performance of the device is substantially improved.

关键词： ge/si Nanocrystal Memory simulation.

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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物理学报 1990年第3期 408-415页

作者：陈可明金高龙盛篪周国良蒋维栋张翔九俞鸣人复旦大学表面物理实验室复旦大学表面物理实验室上海 200433

观察了ge,ge/si交替外延时的反射式高能电子衍射(RHEED)强度振荡现象,并由此研究了si(100)和si(111)衬底上分子束外延ge,ge/si超薄叠层的生长行为和生长特性。利用RHEED强度振荡,锁相控制生长了ge(2ML)/si(2ML),ge(4ML)/si(4ML)超薄超... 详细信息

观察了ge,ge/si交替外延时的反射式高能电子衍射(RHEED)强度振荡现象,并由此研究了si(100)和si(111)衬底上分子束外延ge,ge/si超薄叠层的生长行为和生长特性。利用RHEED强度振荡,锁相控制生长了ge(2ML)/si(2ML),ge(4ML)/si(4ML)超薄超晶格。

关键词： RHEED 衬底振荡现象基片 ge/si 超点阵超晶格锁相 si

ge/si雪崩光电二极管界面态和侧壁表面态的影响研究

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Ge/Si雪崩光电二极管界面态和侧壁表面态的影响研究

作者：林红美西安电子科技大学

学位级别：硕士

雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)广泛应用于光纤通信、激光测距和量子成像等领域中。其中ge/si APD由于具有ge的工作波段在800nm-1550nm范围内、si主要是电子倍增且易与CMOS工艺集成、ge材料便宜等优点而受到许多科研人员的... 详细信息

雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)广泛应用于光纤通信、激光测距和量子成像等领域中。其中ge/si APD由于具有ge的工作波段在800nm-1550nm范围内、si主要是电子倍增且易与CMOS工艺集成、ge材料便宜等优点而受到许多科研人员的青睐。然而,ge和si之间的界面态严重影响了器件的性能。并且,台面型ge/si APD中,较大的侧壁表面积导致了较大的侧壁泄漏电流。针对此问题,本文采用数值模拟的方法,开展了界面态对器件性能以及侧壁表面态对侧壁泄露电流的影响研究。本文首先开展了平面型ge/siAPD界面态对性能的影响研究。采用silvaco软件考虑界面态对平面型ge/si APD进行建模与仿真。在此基础上,研究了界面态类型、界面态密度、电子俘获面积对光电流、暗电流、增益、频率响应、带宽以及增益带宽积的影响。仿真结果表明,对于施主型界面态和受主型界面态来说,界面态密度的增加对光暗电流的影响不显著,所以增益基本不随界面态密度的变化而变化,而俘获面积的增加使得暗电流增大,所以增益随俘获面积的增大而减小。且当受主型界面态密度小于1×10cm时,击穿电压随界面态密度的增加显著减小,而施主型界面态则不影响击穿电压。对于受主型界面态来说,APD的带宽随界面态密度的增加而减小,随俘获面积的增大而增大。对于施主型界面态来说,APD的带宽基本不随界面态密度和电子俘获面积的增加而变化。另外,对于两种界面态来说,增益带宽积都随着俘获面积的增大而减小。然后开展了台面型ge/si APD侧壁泄漏电流的研究。首先建立了无保护环结构的台面型ge/si APD仿真模型。在此基础上,分别研究了吸收层和倍增层的侧壁表面电荷以及侧壁表面复合速度对侧壁泄露电流的影响。研究发现,当倍增层侧壁表面电荷密度超过某一个与外加偏压成反比的值时,侧壁泄露电流随表面电荷密度的增大而增大,而吸收层侧壁表面电荷不会影响侧壁泄露电流。另外,吸收层和倍增层侧壁表面复合速度的增加都会使得侧壁泄露电流增大,区别在于前者只有在器件贯穿之后才会对侧壁泄漏电流产生影响。最后,研究了保护环宽度对暗电流的影响。研究表明,对于高表面缺陷的APD来说,表面电荷密度和表面复合速度越大,保护环宽度的增加越有利于暗电流的减小,对于低表面缺陷的APD来说,保护环宽度的影响不大。同时,研究还发现,保护环宽度不影响器件的体暗电流,这是因为电荷层的宽度不影响器件的有源区面积,并且所使用的结构在设定的条件下的最佳保护环宽度为2μm。

关键词： ge/si 雪崩光电二极管界面态侧壁表面泄漏电流

ge/si超晶格siG/si量子阱的SHG

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量子电子学报 1998年第6期 586-587页

作者：陈正豪张新惠轩林震潘少华杨国桢中国科学院物理研究所光物理实验室和中国科学院凝聚态物理中心!北京 100080

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ge/si波导型雪崩光电二极管研究

Ge/Si波导型雪崩光电二极管研究

作者：王婷重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着外延技术的发展,可用于近红外光探测且能与CMOS工艺集成的ge/si波导(Waveguide,WG)雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)成为了研究热点。一方面,它利用ge作为吸收层材料,可以拓展器件的波长探测范围;另一方面,它结合WG和APD... 详细信息

随着外延技术的发展,可用于近红外光探测且能与CMOS工艺集成的ge/si波导(Waveguide,WG)雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)成为了研究热点。一方面,它利用ge作为吸收层材料,可以拓展器件的波长探测范围;另一方面,它结合WG和APD的优势,使器件具备高响应度和高带宽的特点。同时,随着光电子集成电路的发展,要求ge/si WG APD能实现与光纤的耦合。所以,本文采用绝缘衬底上的硅(silicon-On-Insulator,SOI)WG设计WG APD,SOI WG可以在衬底上与锥形波导结构结合从而实现与光纤的耦合。此外,SOI WG不仅能减小衬底吸收现象,还能实现与光电子集成电路的高度集成。同时本文采用吸收区-电荷区-倍增区分离的APD结构,在这种结构中,光子吸收和载流子倍增分别发生在不同区域,互不干扰,能够提高APD的性能。本文具体研究内容如下:首先,器件的设计和性能仿真。在分析了ge/si异质结、WG理论和APD理论的基础上,从与光纤的耦合角度出发设计了ge/si WG APD器件的结构;并从SOI WG对芯层尺寸和掺杂的要求,以及APD的自身特性方面对器件进行了参数优化。系统地探讨了不同掺杂、尺寸下APD器件的性能。同时对器件的光暗电流、响应度、频率特性等性能参数进行了仿真分析。研究结果表明:器件的雪崩击穿电压为-26V,在1.0μm.4μm范围内具有较高响应度,峰值波长为1.2μm,峰值响应度达到0.75A/W,暗电流为1 105-?A,3dB带宽为10GHz;倍增层在外加高偏压和高光照时会因过剩载流子引起的空间电荷效应而导致雪崩增益降低;吸收层、倍增层掺杂浓度太高,容易导致吸收层出现电场零点现象;电荷层掺杂浓度略高一些可以维持吸收层的低电场和倍增层的高电场;电荷层、倍增层尺寸变化会导致探测器的击穿电压变化;在高偏压下,探测器的3dB带宽随着偏压增大逐渐降低。其次,器件等效电路的建立及其仿真。为了验证所设计ge/si WG APD的性能,建立了器件的等效电路。本文通过对载流子速率方程和噪声的分析,在考虑了寄生效应的情况下,建立了APD的等效电路。利用PSpice仿真软件对等效电路的光电流、暗电流和带宽特性进行了仿真。结果表明等效电路仿真与器件仿真的结果一致。

关键词：吸收区-电荷区-倍增区分离结构波导雪崩二极管等效电路 3dB带宽 ge/si

ge_xsi_(1-x)/si和ge/si应变层超晶格

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物理 1989年第1期18卷 21-26页

作者：陈可明张翔九王迅复旦大学表面物理实验室

ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ和Ｇｅ／Ｓｉ应变层超晶格是半导体超晶格中新发展起来的一种类型．本文简要地介绍了这类超晶格在生长和物理特性方面的一些基本问题，列举了它在器件应用方面的例子．给出了共度生长时超晶格的临界厚度值，超晶... 详细信息

ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ和Ｇｅ／Ｓｉ应变层超晶格是半导体超晶格中新发展起来的一种类型．本文简要地介绍了这类超晶格在生长和物理特性方面的一些基本问题，列举了它在器件应用方面的例子．给出了共度生长时超晶格的临界厚度值，超晶格中ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金层能隙随成分的变化，以及界面处的能带失配值等．最后介绍了由Ｇｅ，Ｓｉ原子层有序排列而组成的新晶体．

关键词：应变层超晶格 gexsi1-x/si ge/si