降低硅基微元陣APD暗電流結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究.pdf

1、微元陣Si-APD以其高增益、響應(yīng)速度快、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、對(duì)磁場(chǎng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)而成為近年來單光子探測(cè)器的研究熱點(diǎn)。而其暗電流一直是制約其微弱光探測(cè)精度的主要因素，這限制了它在軍事、醫(yī)療、生物、通信等眾多研究領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本論文從縱向結(jié)構(gòu)的摻雜分布和橫向結(jié)構(gòu)的串?dāng)_兩方面對(duì)影響微元陣Si-APD的暗電流的因素進(jìn)行了探討。
　　縱向結(jié)構(gòu)上，首先，構(gòu)建各層均勻摻雜的微元Si-APD的結(jié)構(gòu)模型，以電場(chǎng)分布、離化率和電場(chǎng)關(guān)系、倍

2、增因子、暗電流的研究思路構(gòu)建了理論分析框架，為暗電流的研究提供了方法。其次，通過蒙特卡洛模擬方法對(duì)離化率與電場(chǎng)關(guān)系進(jìn)行研究。然后，通過優(yōu)化微元Si-APD(對(duì)1064 nm)得到典型暗電流14.5 nA、擊穿電壓100.7 V的最優(yōu)摻雜分布。由此得出結(jié)論，暗電流主要為產(chǎn)生復(fù)合電流。通過降低場(chǎng)控層濃度能有效降低暗電流，但過低的場(chǎng)控層濃度會(huì)失去調(diào)節(jié)電場(chǎng)分布的作用，而導(dǎo)致?lián)舸╇妷哼^大。最后，通過Silvaco仿真結(jié)構(gòu)特性，得到102.2 V的