SiGe波導(dǎo)共振腔增強(qiáng)型光電探測器.pdf

1、傳統(tǒng)的SiGe-PIN光電探測器在向高響應(yīng)速度和高量子效率發(fā)展的過程中提出了垂直諧振腔增強(qiáng)型和波導(dǎo)型結(jié)構(gòu)的光電探測器，前者利用諧振腔的增強(qiáng)作用成功地實(shí)現(xiàn)了量子效率和響應(yīng)速度的解耦，但其光譜響應(yīng)線寬和量子效率之間仍然存在折衷關(guān)系，且吸收區(qū)的厚度受到SiGe臨界厚度的限制；后者入射光傳播方向和電流方向相互垂直，解除了響應(yīng)速度和內(nèi)量子效率的制約關(guān)系，并且能夠方便地進(jìn)行光電集成。 我們提出了一種新型高量子效率的SiGe/Si多量阱波導(dǎo)共

2、振腔增強(qiáng)型光電探測器，工作波長從可見到近紅處波段。新型探測器結(jié)合了波導(dǎo)探測器與共振腔增強(qiáng)型探測器的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)波導(dǎo)探測器相比，器件尺寸大為減小，在相同的量子效率下可以得到更高的響應(yīng)速度。與垂直共振腔結(jié)構(gòu)探測器相比，吸收區(qū)的長度不受SiGe臨界厚度的限制，可以靈活設(shè)計(jì)，從而達(dá)到優(yōu)化器件的目的。本論文主要開展了以下幾個(gè)方面的工作： (1)以共振腔增強(qiáng)型(RCE)探測器的理論為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了制約RCE探測器量子效率、波長選擇性、響應(yīng)

3、速度的主要參數(shù)如前后反射鏡的反射率、吸收長度等。利用傳輸矩陣方法理論模擬了SiGe/Si多量子阱波導(dǎo)共振腔增強(qiáng)型探測器的性能，優(yōu)化了器件結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)出內(nèi)量子效率大約為82％，響應(yīng)譜的半高寬大約為1nm的器件。 (2)以介質(zhì)波導(dǎo)的電磁波理論為基礎(chǔ)，利用光束傳播方法(BPM)模擬了SiGe/Si多量子阱脊形波導(dǎo)的三維光場分布，分析了光纖和波導(dǎo)直接對準(zhǔn)的耦合效率。 (3)詳細(xì)研究了SiGe探測器的制作流程和關(guān)鍵工藝技術(shù)