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Simulation and Design of a High Responsibility PIN Photodetector 被引量:1
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作者 GENG Boyun LI Xiaoyun NIU Pingjuan 《Semiconductor Photonics and Technology》 CAS 2010年第2期93-98,共6页
A silicon-based PIN photodetector structure with the characteristics of high responsibility and high cut-off frequency fabricated with the PERL(the passivated emitter and the rear locally-diffused)technologies is intr... A silicon-based PIN photodetector structure with the characteristics of high responsibility and high cut-off frequency fabricated with the PERL(the passivated emitter and the rear locally-diffused)technologies is introduced in this paper.After making some tiny adjustments of the structure,Silvaco software is used to simulate three similar structures of PIN photodetector by measuring the spectral response,dark current,cut-off frequency and dc characteristics.From the results,it is concluded that PIN photodetector with the middle shallow diffusion area is superior to the other two ones in dark current,at least 35% lower.The responsibility of these three kinds of detector reaches the degree of 0.3A/W,and the highest spectral response is around 600nm.Their cut-off frequencies are all over 108Hz. 展开更多
关键词 silicon photodetector high responsibility PERL technique silvaco software
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The simulation of temperature dependence of responsivity and response time for 6H-SiC UV photodetector
2
作者 张义门 周拥华 张玉明 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第5期1276-1279,共4页
In this paper the temperature dependence of responsivity and response time for 6H-SiC ultraviolet (UV) photodetector is simulated based on numerical model in the range from 300 K to 900 K. The simulation results sho... In this paper the temperature dependence of responsivity and response time for 6H-SiC ultraviolet (UV) photodetector is simulated based on numerical model in the range from 300 K to 900 K. The simulation results show that the responsivity and the response time of device are less sensitive to temperature and this kind of UV photodetector has excellent temperature stability. Also the effects of device structure and bias voltage on the responsivity and the response time are presented. The thicker the drift region is, the higher the responsivity and the longer the response time are. So the thickness of drift region has to be carefully designed to make trade-off between responsivity and response time. 展开更多
关键词 6H-silicon carbide UV photodetector absorption coefficient RESPONSIVITY response time
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宽波段响应硅雪崩光电探测器研究
3
作者 彭红玲 卫家奇 +6 位作者 宋春旭 王天财 曹澎 陈剑 邓杰 ZHUANG Qian-Dong 郑婉华 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期464-471,共8页
本文基于目前对宽波段探测器的应用需求,设计了一种在250~1100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器(Si APD),不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和(近)红外增强进行了分析,在此基础上,为获得宽... 本文基于目前对宽波段探测器的应用需求,设计了一种在250~1100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器(Si APD),不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和(近)红外增强进行了分析,在此基础上,为获得宽波段响应Si APD,对器件结构进行模拟设计,采用光背入射等方式,提高短波吸收,同时保证近红外吸收。模拟优化的Si APD器件峰值波长940 nm左右,在250 nm和1100 nm处响应光电流均超过峰值的15%,这种结构的器件适用于多光谱及未来高精度探测等应用领域。 展开更多
关键词 硅雪崩光电探测器 宽波段响应探测器 紫外增强 近红外增强
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不同结构及新型材料在硅基光电探测器上的应用展望 被引量:1
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作者 李浩杰 冯松 +3 位作者 胡祥建 后林军 欧阳杰 郭少凯 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2024年第1期13-22,共10页
硅基光电探测器是硅光子集成电路中的核心器件,在导弹制导系统中起着高效探测目标并精确跟踪目标的关键作用。本文综述了国内外关于硅基光电探测器的研究进展和应用前景,并探讨了不同结构和材料对探测器性能的影响。通过回顾相关文献并... 硅基光电探测器是硅光子集成电路中的核心器件,在导弹制导系统中起着高效探测目标并精确跟踪目标的关键作用。本文综述了国内外关于硅基光电探测器的研究进展和应用前景,并探讨了不同结构和材料对探测器性能的影响。通过回顾相关文献并分析研究成果,重点关注了PIN结构、肖特基结构、GeSn材料和二维材料在硅基光电探测器中的应用情况。随着研究的深入,硅基光电探测器的响应速度和灵敏度得到了显著提高,并且实现了对从紫外波段到红外波段宽范围内的探测需求,旨在提高硅基光电探测器的响应度、缩短响应时间和降低暗电流的同时,探索新的结构和材料,以进一步拓展硅基光电探测器在红外成像和光通信系统等领域的应用范围。 展开更多
关键词 硅基 硅光子学 硅光子器件 光电探测器 导弹制导 红外成像
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基于纳米金属阵列天线的石墨烯/硅近红外探测器
5
作者 张逸飞 刘媛 +3 位作者 梅家栋 王军转 王肖沐 施毅 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期201-208,共8页
金属纳米颗粒低聚体不仅具有等离激元共振效应实现光场亚波长范围内的局域化和增强,还可以通过泄漏光场相互干涉实现法诺共振和连续态中的束缚态,从而使得电磁场更强的局域和增强.本文采用金纳米低聚体超构表面作为石墨烯/硅近红外探测... 金属纳米颗粒低聚体不仅具有等离激元共振效应实现光场亚波长范围内的局域化和增强,还可以通过泄漏光场相互干涉实现法诺共振和连续态中的束缚态,从而使得电磁场更强的局域和增强.本文采用金纳米低聚体超构表面作为石墨烯/硅近红外探测器的天线,实现了光响应度2倍的增强;通过调节纳米金属低聚体间夹角,发现当该夹角为40°时,光电流达到最大值,对应法诺共振最大的透射率,此时天线不仅汇聚光场能量还定向发射给探测器;当该夹角为20°时,光电流出现一个低谷,此时能量局域于低聚体内,金属损耗减弱了等离激元增强效果.该工作通过时域有限差分法仿真和实验相结合研究了低聚体超构表面光电耦合效率的动态过程,为提高光电探测效率提供了一种重要的途径. 展开更多
关键词 纳米天线 等离激元 硅近红外探测器 石墨烯
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金属氧化物异质结光电探测器研究进展
6
作者 马兴招 唐利斌 +2 位作者 左文彬 张玉平 姬荣斌 《红外技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期363-375,共13页
金属氧化物(metal oxide,MO)因其具有易于制备、高稳定性、对载流子的选择性传输等优点,被广泛应用于光电探测领域。MO材料具有较强的光吸收,但表面效应和缺陷态等问题导致了MO光电探测器响应速度低和暗电流较大的问题。异质结中的内建... 金属氧化物(metal oxide,MO)因其具有易于制备、高稳定性、对载流子的选择性传输等优点,被广泛应用于光电探测领域。MO材料具有较强的光吸收,但表面效应和缺陷态等问题导致了MO光电探测器响应速度低和暗电流较大的问题。异质结中的内建电场可以有效促进光生电子-空穴对的分离,从而提升器件响应速度和降低器件暗电流。因此,构建金属氧化物异质结光电探测器(heterojunction photodetectors,HPDs),对于MO在光电子领域的进一步应用具有重要的意义。本文先介绍了MO的界面性质,然后围绕PN、PIN和同型异质结3种结构,对金属氧化物HPDs的工作机制进行了阐述。接着对响应波段在紫外-可见-近红外光区的、具有不同结构的MO/MO和MO/Si HPDs的性能参数进行了分析和比较,并讨论了金属氧化物HPDs的性能优化方法,最后对金属氧化物HPDs的发展进行了展望。 展开更多
关键词 光电探测器 金属氧化物 异质结
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基于硅/二维层状材料异质结的红外光电探测器研究进展
7
作者 贺亦菲 杨德仁 皮孝东 《材料导报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期1-9,共9页
红外光是一种频率介于微波和可见光范围之间的电磁波,在光通信、人工智能、医用治疗、军事探测和航空航天等领域具有广泛的应用。硅的带隙为1.12 eV,导致硅基光电探测器的截止波长短(约1.1 mm)。近年来,研究发现了新型二维层状材料,它... 红外光是一种频率介于微波和可见光范围之间的电磁波,在光通信、人工智能、医用治疗、军事探测和航空航天等领域具有广泛的应用。硅的带隙为1.12 eV,导致硅基光电探测器的截止波长短(约1.1 mm)。近年来,研究发现了新型二维层状材料,它们具有带隙可调、载流子迁移率高、光谱响应宽、暗电流低、稳定性高以及制备工艺与互补金属氧化物半导体(Complementary metal oxide semiconductor, CMOS)工艺兼容等诸多优点,引起了研究人员的广泛关注。通过将硅与二维层状材料结合,能够有效地将硅基光电探测器的探测波段向波长超过1.1 mm的红外光波段拓展。本文着重介绍了近年来可探测波长超过传统硅光电探测器的基于硅/二维层状材料异质结的光电探测器在近红外和中红外光波段的研究进展并展望了其发展前景。 展开更多
关键词 二维层状材料 异质结 红外光电探测器
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硅基光电探测器空间辐射效应研究进展
8
作者 傅婧 付晓君 +2 位作者 魏佳男 张培健 郭安然 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第3期6-12,共7页
硅基光电子技术结合了高集成度的大规模集成电路制造技术与光电子芯片的大带宽、高速率等优势,推动硅基光电器件在高能物理实验、医学影像和高能粒子碰撞器等领域的广泛应用。然而,应用于空间环境和医疗探测器的光电探测器在运行周期中... 硅基光电子技术结合了高集成度的大规模集成电路制造技术与光电子芯片的大带宽、高速率等优势,推动硅基光电器件在高能物理实验、医学影像和高能粒子碰撞器等领域的广泛应用。然而,应用于空间环境和医疗探测器的光电探测器在运行周期中预计会受到~10^(12)particles/cm^(2)的累积注量,而应用于大型粒子对撞机的新型探测器则要经受~10^(14)particles/cm^(2)的辐射注量。本文详细阐述了硅基光电探测器的空间辐射效应研究现状,主要包括不同粒子辐照后硅基光电二极管、雪崩光电二极管、单光子探测器以及光电倍增管等主流光电探测器的辐射效应研究进展。研究结果表明,探测器抗电离总剂量性能较好,位移损伤是导致其关键性能参数退化的主要原因,由于工作原理差异,各类器件在辐射环境中表现出不同退化行为和作用机理。 展开更多
关键词 硅基光电探测器 空间辐射 电离总剂量效应 位移效应 单粒子效应
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近红外波段光电探测器的研究进展
9
作者 欧阳杰 冯松 +7 位作者 后林军 郭少凯 李浩杰 胡祥建 王迪 陈梦林 刘勇 冯露露 《集成技术》 2024年第6期90-108,共19页
硅基、石墨烯、碲化合物、过渡金属二卤代化合物和钙钛矿等新型材料具有独特的结构和性质,是制备低功耗、高性能光电探测器的重要材料。作者主要综述了基于PN、PiN异质结结构的硅基近红外光电探测器的研究进展,以及基于二维材料,如石墨... 硅基、石墨烯、碲化合物、过渡金属二卤代化合物和钙钛矿等新型材料具有独特的结构和性质,是制备低功耗、高性能光电探测器的重要材料。作者主要综述了基于PN、PiN异质结结构的硅基近红外光电探测器的研究进展,以及基于二维材料,如石墨烯、碲化合物、过渡金属二卤代化合物和钙钛矿材料的近红外光电探测器的最新研究进展,并对相关的近红外光电探测器的性能参数进行了对比分析,可为后续研究高性能近红外光电探测器提供思路和参考。 展开更多
关键词 光电探测器 近红外光 硅基 二维材料 钙钛矿
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硅基PIN光电探测器结构参数对其性能的影响 被引量:4
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作者 王巍 白晨旭 +3 位作者 冯其 武逶 冯世娟 王振 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期379-382,共4页
对硅基PIN光电探测器器件模型进行了理论分析,讨论了硅基PIN光电探测器的I-V特性与器件的i层厚度和整体宽度的变化关系,并进行了仿真分析。实验结果表明,随着i层厚度从5μm增加到70μm,器件的正向电流逐步减小,且i层厚度与其正向电流成... 对硅基PIN光电探测器器件模型进行了理论分析,讨论了硅基PIN光电探测器的I-V特性与器件的i层厚度和整体宽度的变化关系,并进行了仿真分析。实验结果表明,随着i层厚度从5μm增加到70μm,器件的正向电流逐步减小,且i层厚度与其正向电流成反比;随着器件宽度从50μm增加到90μm,器件的正向电流逐步增大,且器件宽度与其正向电流成正比;引入保护环结构可以明显降低器件的暗电流。对PIN器件的结构参数进行了优化设计,结果表明在所设置的器件工艺条件下,当器件的i层厚度为50μm、整体宽度为70μm时,器件的性能最佳。 展开更多
关键词 硅基PIN 光电探测器 器件结构参数 I-V特性
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单片集成硅光接收器中p-i-n硅光电探测器的进展 被引量:2
11
作者 郭辉 郭维廉 +1 位作者 吴霞宛 陈迪平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第10期52-57,共6页
介绍了单片集成硅光接收器的研究背景、硅光电探测器工作机理以及它对实现高性能单片集成硅光接收器的影响,回顾总结了近年来的研究进展,并报道了我们的研究结果,展望了今后的发展。
关键词 单片集成电路 p-i-n硅光电探测器 SOI 单片集成硅光接收器
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黑硅光电探测材料与器件研究进展 被引量:2
12
作者 王博 唐利斌 +3 位作者 张玉平 邓功荣 左文彬 赵鹏 《红外技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期437-452,共16页
黑硅作为一种新型光电材料,在光伏太阳能电池、光电探测器、CMOS图像传感器等领域被广泛研究,其中黑硅的光电探测技术备受关注,近些年来也取得了重要的研究进展。本文首先简单介绍了黑硅材料的结构,然后讨论了基于飞秒激光刻蚀法、湿法... 黑硅作为一种新型光电材料,在光伏太阳能电池、光电探测器、CMOS图像传感器等领域被广泛研究,其中黑硅的光电探测技术备受关注,近些年来也取得了重要的研究进展。本文首先简单介绍了黑硅材料的结构,然后讨论了基于飞秒激光刻蚀法、湿法腐蚀、反应离子刻蚀法等方法制备的黑硅材料的性质。其次概述了基于以上方法制备的不同黑硅光电探测器的结构及性能,并讨论了黑硅器件在不同领域的应用。最后对黑硅光电探测技术进行了分析与展望,探讨了黑硅材料及器件未来的发展方向。 展开更多
关键词 黑硅 光电探测器 研究进展
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离子注入快速热退火制造类视见函数光电探测器 被引量:3
13
作者 郑国祥 邬建根 +3 位作者 王昌平 朱景兵 屈逢源 周寿通 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第12期915-921,共7页
采用离子注入,红外快速热退火方法制造硅探则器,由喇曼散射方法检测损伤消除效果,确定快速热退火的温度,借助本征吸除等工艺技术,可以方便地得到性能优良的类视见函数光电探测器。
关键词 光电探测器 离子注入 热退火
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激光退火在硅基光电探测器中的应用 被引量:1
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作者 周弘毅 李冲 +3 位作者 刘巧莉 董建 王文娟 郭霞 《半导体光电》 CAS 北大核心 2016年第1期36-40,49,共6页
分别对p-i-n和n-i-p两种结构的硅基光电探测器的背面离子注入层进行激光退火处理,辐照功率分别为0.5、1、1.25和1.5J/cm^2。根据激光退火激活载流子模式计算了载流子激活率,获得了载流子浓度和接触电阻的变化量。通过对比器件的电学和... 分别对p-i-n和n-i-p两种结构的硅基光电探测器的背面离子注入层进行激光退火处理,辐照功率分别为0.5、1、1.25和1.5J/cm^2。根据激光退火激活载流子模式计算了载流子激活率,获得了载流子浓度和接触电阻的变化量。通过对比器件的电学和光学性能,发现采用1.5J/cm^2的激光,离子注入方式得到的硼离子和磷离子的激活率达到75.0%和92.6%,使得p-i-n和n-i-p结构器件的背接触电阻分别从未退火的22.3Ω和15.89Ω降低至7.32Ω和7.63Ω,显著改善了硅基光电探测器的正向特性。在100mV反向偏压下激光退火至少降低了10%的暗电流,并增强p-i-n结构峰值处约1%的光谱响应和n-i-p结构峰值处约5%的光谱响应。 展开更多
关键词 激光退火 载流子激活 探测器 欧姆接触
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应用于塑料光纤通信接收芯片的集成光电探测器(英文) 被引量:4
15
作者 史晓凤 程翔 +3 位作者 陈朝 颜黄苹 范程程 李继芳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期32-37,共6页
基于0.5μm标准Biplor、互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物工艺设计了两种不同结构不同尺寸的光电探测器,包括传统的P+/N-EPI/BN+结构光电探测器和多叉指P+/N-EPI/BN+结构的光电探测器.通过仿真优化设计了光电探测器的结构参量和... 基于0.5μm标准Biplor、互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物工艺设计了两种不同结构不同尺寸的光电探测器,包括传统的P+/N-EPI/BN+结构光电探测器和多叉指P+/N-EPI/BN+结构的光电探测器.通过仿真优化设计了光电探测器的结构参量和性能,测试结果表明:多叉指状P+/NEPI/BN+光电探测器能够改善650nm的响应度以及降低结电容.选择该结构大面积P+/N-EPI/BN+光电探测器用于和跨阻放大器以及后端放大器的单片集成,采用0.5μm标准Biplor、互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物工艺实现了一个用于650nm塑料光纤通信的单片集成光接收芯片.该光接收芯片的测试结果表明:对650nm的入射光,在160 Mb/s速率的伪随机二进制序列以及小于10-9的误码率条件下,光接收芯片的灵敏度为-15dBm,并能得到清晰的眼图.因此,本文设计的光电探测器可以很好地应用于宽带接入网中的高速塑料光纤通信系统的光接收芯片中. 展开更多
关键词 塑料光纤通信 光接收芯片 单片光电集成 光电探测器 硅基 多叉指P^+ N—EPI BN^+
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基于SOI的蓝紫光探测器的设计 被引量:1
16
作者 韩志涛 褚金奎 +1 位作者 孟凡涛 郭庆 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期656-659,共4页
针对仿生微纳导航传感器对380~520nm波长的探测要求,从Lambert定理出发,设计了一种蓝紫光探测器,并对器件的结构和工艺进行了优化分析。利用SOI硅片上薄的单晶硅层,实现了较高的蓝紫光响应度,同时抑制了可见光中的长波和近红外光的响... 针对仿生微纳导航传感器对380~520nm波长的探测要求,从Lambert定理出发,设计了一种蓝紫光探测器,并对器件的结构和工艺进行了优化分析。利用SOI硅片上薄的单晶硅层,实现了较高的蓝紫光响应度,同时抑制了可见光中的长波和近红外光的响应度。当SOI硅片的器件层厚度为3μm时,450nm波长的响应度为0.348A/W,900nm波长的响应度为0.054A/W。数值计算和理论分析表明,设计的器件是一种高性能的蓝紫光敏感光电探测器。 展开更多
关键词 光电探测器 SOI硅片 光谱响应 减反射膜
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标准CMOS工艺下Si光电探测器的模拟与设计 被引量:1
17
作者 卞剑涛 陈朝 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期128-132,共5页
设计了与标准CMOS工艺兼容的硅双光电探测器,并从理论上计算和分析了其绝对光谱响应。0.5pmCMOS工艺条件数值模拟结果显示,在无抗反射膜情况下该探测器在400~900nm波长范围内响应度都在0.2A/W以上,尤其是在短波长处效果比一般的... 设计了与标准CMOS工艺兼容的硅双光电探测器,并从理论上计算和分析了其绝对光谱响应。0.5pmCMOS工艺条件数值模拟结果显示,在无抗反射膜情况下该探测器在400~900nm波长范围内响应度都在0.2A/W以上,尤其是在短波长处效果比一般的探测器要好。还就反向偏压以及CMOS工艺中介质与钝化层等因素对探测器响应度的影响进行了讨论。 展开更多
关键词 CMOS 光电探测器
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多孔硅(PS)及其光电器件研究进展 被引量:2
18
作者 郭宝增 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第3期8-13,共6页
综述了近几年来人们对多孔硅材料的研究及其用于硅基光电器件制造方面的进展。
关键词 多孔硅 发光二极管 光探测器 硅集成电路
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基于湿法腐蚀工艺的高性能黑硅光电探测器 被引量:1
19
作者 黄建 雷仁方 +3 位作者 江海波 刘钟远 李睿智 朱继鑫 《半导体光电》 CAS 北大核心 2021年第4期464-468,共5页
采用基于硝酸/氢氟酸/磷酸/硫酸混合液的湿法腐蚀工艺,实现了高吸收效率的黑硅结构的制备与工艺集成,获得了具有近红外响应增强效果的黑硅PIN光电探测器,并与未集成黑硅的PIN光电探测器的性能参数进行了对比测试。测试结果显示,黑硅光... 采用基于硝酸/氢氟酸/磷酸/硫酸混合液的湿法腐蚀工艺,实现了高吸收效率的黑硅结构的制备与工艺集成,获得了具有近红外响应增强效果的黑硅PIN光电探测器,并与未集成黑硅的PIN光电探测器的性能参数进行了对比测试。测试结果显示,黑硅光电探测器在1 060nm波长下的响应度达到0.69A/W(量子效率80.7%),较未集成黑硅的器件提高了116%;黑硅探测器暗电流小于8nA,响应时间小于8ns,电容小于9pF,与未集成黑硅的器件相当。得益于工艺兼容性,所采用的黑硅技术具有广泛应用于硅基近红外PIN,APD,SPAD,SPM等光电探测器的潜力,可显著提高器件的响应率、量子效率、响应速度、击穿电压温度系数等性能。 展开更多
关键词 黑硅 近红外响应增强 光电探测器 湿法腐蚀 暗电流抑制
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新型硅基IV族合金材料生长及光电器件研究进展(特邀) 被引量:1
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作者 郑军 刘香全 +4 位作者 李明明 刘智 左玉华 薛春来 成步文 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期215-224,共10页
硅基IV族锗锡和锗铅合金材料带隙随组分可调,并可转变成直接带隙半导体材料,是研制硅基红外探测和发光器件的理想材料。本文首先介绍锗锡和锗铅材料外延生长工作,然后对锗锡光电器件的研究进展进行回顾和讨论。其中,随着锗锡合金中锡组... 硅基IV族锗锡和锗铅合金材料带隙随组分可调,并可转变成直接带隙半导体材料,是研制硅基红外探测和发光器件的理想材料。本文首先介绍锗锡和锗铅材料外延生长工作,然后对锗锡光电器件的研究进展进行回顾和讨论。其中,随着锗锡合金中锡组分增加,锗锡光电探测器往高响应度和长探测截止波长方向发展;锗锡激光器的研究则集中在降低激射阈值、提高激射温度和电泵浦方面。本文还对锗铅材料和光电器件的研究进展进行简要介绍和展望。随着硅基高效光源和探测器研究的不断深入,IV族合金材料在硅基红外光电集成领域将继续展现重要的应用价值。 展开更多
关键词 硅基光电子 锗锡 锗铅 探测器 激光器
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