InP基HBT的理論研究以及光接收機(jī)前端單片集成器件的制備.pdf

1、本論文的工作是圍繞任曉敏教授承擔(dān)的教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金“基于RCE光探測器和HBT的單片集成(OEIC)高速光接收模塊”(項(xiàng)目編號：20020013010)、任曉敏教授為首席科學(xué)家的國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新與基礎(chǔ)研究”(項(xiàng)目編號：2003CB3 14900)等項(xiàng)目展開的。 InP基異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)在光纖通信等領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景，

2、并且可以與光電探測器等光器件單片集成，因而深入系統(tǒng)地研究InP基HBT器件具有極其重要的意義。 本論文的工作主要是圍繞著InP基HBT器件的理論研究、實(shí)驗(yàn)制備及其與PIN光電探測器的單片集成而展開的?，F(xiàn)將本論文所包含的研究成果總結(jié)如下： (1)系統(tǒng)地研究并總結(jié)了HBT理論模型中常見物理量的計(jì)算，并結(jié)合已有文獻(xiàn)資料總結(jié)出了InP與In<,0.53>Ga<,0.47>As材料的遷移率公式，這對InP基HtBT的各種理論仿真計(jì)

3、算有著重要的作用； (2)研究了在大電流密度下發(fā)生Kirk效應(yīng)時(shí)對InP基HBT直流特性和高頻特性的影響，得出Kirk效應(yīng)的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致InP基HBT的直流增益和高頻特性均變差。與此同時(shí)，研究了在發(fā)生Kirk效應(yīng)后，在BC結(jié)B區(qū)側(cè)產(chǎn)生的零電場區(qū)域厚度X<,S>對T<,b>、f<,T>與f<,max>的影響，并得出X<,S>,相對于X<,B>來說是不可忽略的，這對于基區(qū)厚度很薄而C區(qū)又很厚的情況時(shí)，在T<,b>的計(jì)算中，X<,S>所

4、占的權(quán)重將會(huì)變得更加重要； (3)研究了InP基HBT的基區(qū)在非均勻摻雜情況下對其各性能參數(shù)的影響。首先研究了非均勻摻雜時(shí)在基區(qū)的內(nèi)建場分布情況，并得出，在對基區(qū)進(jìn)行非均勻摻雜時(shí)所產(chǎn)生的加速電場與減速電場當(dāng)中，減速電場的場強(qiáng)大小相對加速電場來說是不可以忽略的。其次，研究了基區(qū)不同的摻雜曲線對T<,b>、f<,T>、f<,max>的影響，并得出，非均勻摻雜對InP/In<,0.53>Ga<,0.47>As HBT的性能參數(shù)．f<,

5、T>的改善不是特別大。最后研究了由于摻雜工藝誤差對T<,b>、f<,T>、f<,max>的影響，并得出在V<,BE>=0.64V。 (4)參與了InP基HBT、PIN--PD、光接收機(jī)前端單片OEIC三種器件的制備。經(jīng)過測試得出：對于2μm尺寸型號的InP基HBT器件，其電流增益截止頻率f<,T>為28GHz；對于入光面為22x22μm<'2>尺寸型號的PIN--PD器件，其高頻響應(yīng)帶寬為16GHz；對于由以上兩者組成的光接收機(jī)