基于黑硅-多孔硅PIN光電探測器的仿真研究.pdf

1、由于硅材料本身的限制，使得硅光電探測器在民用上難以作為1.3μm和1.55μm的光接收器件，軍用上更不可能作為紅外制導和激光告警等的核心部件。因而，需要研制具有較高響應度和寬光譜探測范圍的新型硅光電探測器。本文充分發(fā)揮黑硅和多孔硅材料的表面微結構特征和元素摻雜改性作用，在理論計算與結構設計的基礎上，利用仿真軟件Silvaco TCAD對基于黑硅/多孔硅的新型PIN光電探測器進行了仿真研究，考查了光譜響應、量子效率、響應度、I-V特性、暗

2、電流和響應時間等特性，最終將仿真優(yōu)化結果用于指導器件的實際加工。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于多孔硅（無雜質(zhì)能級）PIN光電探測器的仿真結果表明：正照式光電探測器在峰值0.9μm處的量子效率和響應度分別為93.19％和0.67 A/W，與普通硅PIN光電探測器相比，分別提高了31.32%和0.22 A/W；在1.05μm處的量子效率和響應度分別為13.27%和0.09 A/W，與普通硅PIN光電探測器相比保持不變；正照式光電探測

3、的暗電流和響應時間分別為1.5×10-12 A和2×10-6 s，與普通硅PIN光電探測器相比量級保持不變；背照式光電探測器在峰值0.95μm處的量子效率和響應度分別為64.87%和0.49 A/W，在1.05μm處的量子效率和響應度分別為13.09%和0.11 A/W，暗電流和響應時間分別為6.5×10-6A和8×10-6s，與普通硅PIN光電探測器相比量級保持不變。⑵基于黑硅（有雜質(zhì)能級）PIN光電探測器仿真結果表明：正照式光電探測

4、器在峰值0.9μm處的量子效率和響應度分別為94.39%和0.69A/W，與普通硅PIN光電探測器相比，分別提高了32.52%和0.24A/W，增長幅度達到53.33%；在1.05μm處的量子效率和響應度分別為33.35%和0.28A/W，分別提高了21.73%和0.17A/W，增長幅度達到170%；正照式光電探測的暗電流和響應時間分別為1.0×10-11A和1.2×10-6s，與普通硅PIN光電探測器相比量級保持不變。⑶基于黑硅/多孔