單行載流子光電探測器研究.pdf

1、模擬光電探測器是光電探測系統(tǒng)的重要組成部分之一，在微波光子領(lǐng)域，起著決定性的作用，它是將入射光信號轉(zhuǎn)化為輸出電信號的一種光電器件。隨著科技的進(jìn)步，人們對于光電探測器性能的要求也不斷提高，不僅需要探測器具有高速的響應(yīng)，而且也需要探測器具有足夠大的輸出光功率。而單行載流子光電探測器由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，只有電子是有源載流子，使其具有高速、高飽和輸出的特性，具有重要的研究意義。本論文的工作主要是研究了兩種不同結(jié)構(gòu)的單行載流子光電探測器（UTC-

2、PD），完成了以下工作：
　　1、設(shè)計(jì)了一種垂直入射式 UTC-PD，建立了二維模型。通過器件仿真軟件ATLAS對器件的內(nèi)部特性（能帶結(jié)構(gòu)、載流子濃度分布、電場強(qiáng)度分布、電流密度分布等）進(jìn)行了詳盡地研究；同時(shí)還通過對器件直流特性、交流小信號特性的仿真分析，得到了器件的帶寬、響應(yīng)度以及飽和電流等性能參數(shù)。其中，3dB帶寬約為10 GHz，飽和輸出光電流為163mA，響應(yīng)度為0.544 A/W。
　　2、完成了單行載流子光波導(dǎo)探

3、測器的芯片加工。完成了光刻版的設(shè)計(jì)，主要包括光刻圖形和對位標(biāo)記的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了光刻版的制作，誤差為0.2um。在探測器的制作過程中，首先在普通的InP基片上進(jìn)行了半導(dǎo)體工藝調(diào)試，主要包括光刻工藝和刻蝕工藝的調(diào)試，通過對測試結(jié)果的分析調(diào)整工藝參數(shù)，直至達(dá)到最佳效果；然后，在正式基片上完成一系列的半導(dǎo)體加工工藝，包括HMDS預(yù)處理、光刻、刻蝕、電極制作、基底減薄、芯片切割等，最終完成了探測器的芯片加工。
　　3、完成單行載流子光波導(dǎo)探

4、測器的芯片加工后，搭建測試平臺，購買相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行光波導(dǎo)探測器相關(guān)性能參數(shù)的測試。對測試結(jié)果與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的缺陷，解決問題，對原光波導(dǎo)探測器材料的厚度、摻雜濃度等做出調(diào)整，優(yōu)化光波導(dǎo)探測器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。同時(shí)，對探測器半導(dǎo)體加工過程中所遇到問題進(jìn)行總結(jié)分析，給出相應(yīng)的改進(jìn)方案。
　　4、根據(jù)優(yōu)化改進(jìn)后光波導(dǎo)探測器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立二維模型，通過器件仿真軟件 ATLAS對器件的工作特性進(jìn)行了研究分析；同時(shí)，通過