110~200GHz频段InP单行载流子光电二极管

设计制备了一种基于InP材料低偏压工作的单行载流子光电二极管(UTC-PD),该器件的工作频率范围为110~200 GHz。为提升器件的带宽特性,UTC-PD芯片的吸收层采用p型高斯掺杂的InGaAs材料,芯片的InP衬底减薄至12μm。UTC-PD采用背照式的方式输入光信号。通过倒装焊的形式将芯片安装在厚度为50μm的AlN基片上的共面波导焊盘上进行测试。在-3 V偏压和155μm波长输入光条件下,制备器件的响应度超过02 A/W;在110 GHz处获得最高输出功率为-56 dBm,19783 GHz处的输出功率最低为-106 dBm。

InP/InGaAs单行载流子光电二极管

引言 为适应大容量光纤通信和超高速光电子测试系统,光电二极管一直致力于提高带宽.结构设计和工艺技术的改进已经使光探测器取得了极大进步.但随着光放大器及微波/毫米波光子系统的进步,高饱和输出(大信号工作)已成为光电二极管应具备的重要性能.另外,微波光子系统通常需要光生微波/毫米波信号,光电二极管要用作微波/毫米波发生器,基本要求就是宽线性和高饱和输出.大功率的光探测器还适于同众多电子器件及光子器件集成实现新的信号处理功能,从而可拓宽光探测器的应用领域.

基于DBR增强的850 nm GaAs/AlGaAs单行载流子光电探测器

高速850 nm GaAs/AlGaAs面入射型单行载流子光电探测器(PD)是短距离光链路中的重要器件,面临着带宽和响应度之间的相互矛盾。报道了一种基于分布布拉格反射器(DBR)增强的GaAs/AlGaAs单行载流子光电探测器(UTC-PD)。DBR由20个周期的高/低Al组分的Al_(x)Ga_(1-x)As三元合金组成,可以在830~870 nm范围内形成大于0.9的反射。在AlGaAs DBR的增强下,将GaAs吸收层所需的厚度降低到1 040 nm,兼顾PD对光的吸收率和光生载流子的渡越时间。采用双台面、聚合物平面化、共面波导电极结构制作了UTC-PD器件。该器件在850 nm波长、-2 V偏压下具有19.26 GHz的-3 dB带宽和0.492 6 A/W的响应度。

高速单行载流子光电二极管的近弹道优化设计

基于近弹道优化的方法提出了一种高性能的单行载流子光电二极管(UTC-PD)的设计方案,用该方案制备的UTC-PD具有大的响应速度、响应度和饱和输出,且可减轻负载电压摆幅效应。设计的新光电二极管采用具有渐变掺杂的部分耗尽吸收层。在收集层底部插入p型掺杂薄电荷层,对器件内部电场进行了优化设计,让光生电子以过冲速度漂移,这样可减少电子的渡越时间,并使器件具备了高偏置电压操作能力,从而增大3 dB带宽,提升饱和性能。仿真分析表明,在8 V的高反向偏置电压条件下,有源区面积为16 μm 2的该器件可以获得超过86 GHz的3 dB带宽,响应度为0.17 A/W。

InP衬底上的双载流子倍增雪崩光电二极管结构设计

雪崩光电二极管因其具有高的倍增被广泛应用于光通信、激光雷达等各种领域,为了适应极微弱信号探测应用场合,需要器件获得更高的增益值.当前雪崩光电二极管一般采用单载流子倍增方式工作,其倍增效果有限.本文设计了一种电子和空穴同时参与倍增的InP/In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As雪崩光电二极管结构,其中吸收层采用In_(0.53)Ga_(0.47)As材料,空穴倍增层采用InP材料,电子倍增层采用In_(0.52)Al_(0.48)As材料,两个倍增层分布在吸收层的上下两侧.采用Silvaco TCAD软件对此结构以及传统单倍增层结构进行了模拟仿真,对比单InP倍增层结构和单In_(0.52)Al_(0.48)As倍增层结构,双倍增层结构在95%击穿电压下的增益值分别约为前两者的2.3倍和2倍左右,由于两种载流子在两个倍增层同时参与了倍增,所以器件具有更大的增益值,且暗电流并没有增加,有望提高系统探测的灵敏度.

一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计

光电探测器作为光通信系统的核心器件之一,其性能对通信质量起着决定性的作用。随着光通信数据量的剧增,传统的光电探测器已经不能满足需求。文章提出一种集成氮化硅波导的高性能硅基锗单行载流子光电探测器。借助Lumerical FDTD和DEVICE软件进行建模仿真,通过对波导结构以及探测器尺寸进行设计,最终该结构在1 550 nm波长和-1 V偏压下,响应度高达0.97 A/W,光电流线性输出>30 mA,3 dB带宽高达28 GHz。

超晶格雪崩光电二极管

已经提出了几种可以提高载流子离化率比的超晶格雪崩光电管:量子阱雪崩光电管、台阶型雪崩光电管和掺杂量子阱雪崩光电管。这几种器件都主要是利用异质界面带隙突变导致的电子离化几率相对于空穴离化几率的显著增大,从而可以获得低的雪崩噪声和高的增益—带宽乘积。本文概述了这几种器件的结构、工作原理以及结构参量对器件性能的影响。

能实现光电高速转换的硅二极管研制成功

一般情况下，硅发光二极管与InP(磷化铟)等制成的化合物半导体相比，光吸收率及载流子迁移率较低，因此很难提高灵敏度。而此次通过在传感器上部设置银制天线，利用表面等离子体谐振现象生成了很强的近场光，从而解决了这一问题。另外，该产品通过大幅减小元件体积，降低了寄生电阻和寄生电容，从而实现了可与20GHz化合物半导体媲美的高速特性。

高效快速的硅雪崩光电二极管

本文报导了高效,快速的保护环硅雪崩光电二极管(GAPD)和拉通型雪崩光电二极管(RAPD)。为使 GAPD 消除光电流中的扩散慢分量,在理论上分析和计算了零场区对它的影响。通过单晶片背面蚀洞减薄,并在背面作硼扩散构成内建场,以便在不增加工作电压的情况下,实现快速响应和高量子效率。并介绍了在中阻硅单晶片上,用离子注入制作高场区,用上述减薄方法制造了 RAPD。两种实验器件所获得的性能如下:GAPD—击穿电压为105～120V;对锁模 Nd:YAG 激光脉冲,输出脉冲半宽度τ=500ps,前沿为450ps,后沿为750ps,在λ=0.9μm 下,量子效率η≥30%。而 RAPD—击穿电压为120～180V,对锁模 Nd:YAG 激光脉冲,输出脉冲半宽度τ=450ps,前沿和后沿均为450ps,在λ=0.9μm 下,量子效率η≥60%。

新型热离子光电探测器

本文给出了一种新型热离子光电探测器的结构、特性和理论。这种多数载流子器件，在基本结构上异于普通的ｐ－ｉ－ｎ光电两极管，雪崩两极管及光电三极管，而又区别于其它多子器件：①存在着一个大的中央ｐ＋ｎ－结区域，它在功能上类似空穴存储库。③在ｐｎ两极管的周围处有一个特殊形状的ｎ＋＋ｐ＋ｎ－框架结构。普通光电两极管在６３３ｎｍ的绝对灵敏度为０．３５Ａ／Ｗ，新器件为１．３６Ａ／Ｗ。

光电探测技术及器件

TN364.2 98031903用于电路模拟的PIN雪崩光电二极管模型=PINavalanche photodiode model for circuit simula-tion[刊.中]/陈维友,刘式墉(吉林大学.吉林,长春(130023))∥固体电子学研究与进展.—1997,17(3).—242—249针对PIN结构的特殊性,作了适当的合理近似,考虑了p,n区少子扩散,i区载流子漂移,给出一个完整的PIN雪崩光电二极管电路模型。它可用于直。

单行载流子光电探测器中空间电荷屏蔽效应理论分析和实验研究

本文优化设计和外延生长了一种单行载流子(UTC)光电探测器有源区结构,并且采用微电子工艺制备了台面尺寸为30μm的UTC光电探测器.同时,采用了漂移-扩散模型对该有源区结构进行了理论模拟,从载流子浓度和空间电场角度重点分析研究了空间电荷屏蔽效应对UTC光电探测器直流饱和特性影响的物理机理.UTC光电探测器理论模拟结果与实测数据基本相符.

面向6G无线通信应用的太赫兹收发器

太赫兹(Terahertz,THz)波的定义为频率从0.1~10 THz范围的电磁波。THz通信技术被认为是用于6G应用场景的新兴技术,该技术的优点在于具有更宽的信道带宽,并可以提供高达数T比特每秒(Tbit/s)的超高速数据传输。介绍了面向6G无线通信系统应用颇具潜力的几种THz光子学收发器的工作原理和研究进展,包括单行载流子光电二极管(UTC-PD)、肖特基二极管(SBD)、THz量子级联激光器(THz QCL)和THz量子阱探测器(THz QWP)。研究表明,这4种收发器在未来6G无线通信中具有潜在的应用价值。

基于DPMZM和UTC-PD的宽带太赫兹信号产生及传输研究

为了能够充分利用微波光子倍频优势并简化系统复杂度,提出一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和单行载流子光电二极管(UTC-PD)的宽带太赫兹矢量信号产生及光纤传输方案,通过适当地调整DPMZM直流偏压和调制指数,矢量信号被调制在光波的+3阶边带,本振信号被调制在光波的-3阶边带,并采用VPI软件对方案进行了仿真验证。仿真结果表明:当系统采用36.7 GHz的本振信号六倍频后,产生了载频为220 GHz、码速率为20 GSym/s的正交相移键控的太赫兹矢量信号,经1~4 km的光纤传输,接收机功率损失小于3 dBm。

6G技术发展愿景与太赫兹通信

6G无线网络预计在未来提供全球覆盖、高频谱效率、低成本、高安全性、更高智能水平的服务,为人类社会打造一个无处不在的智能移动网络.太赫兹无线通信具有高数据传输速率、低延时和抗干扰等特点,有望在6G技术中得到广泛的应用.本文主要介绍了6G技术的规划愿景、发展现状及其关键技术,分析了太赫兹器件、信道、通信系统以及6G技术可能的发展趋势.

(1011)面InGaN量子阱中的静电场反转对蓝光发光二极管光电性能的影响

通过InGaN/GaN单量子阱模型研究了极化强度随晶面取向的变化,结果显示半极性(1011)面量子阱中的极化电场反转导致其能带向上弯曲,电子波函数靠近n侧,这有望抑制电子泄漏。对(1011)面InGaN/GaN多量子阱蓝光发光二极管(LED)外延结构的模拟表明半极性(1011)面提高了量子垒的有效阻挡势垒,抑制了电子泄漏。此外,(1011)面极大地降低了空穴注入势垒,实现了载流子的均衡分布,降低了俄歇复合概率,最终在电流密度为300 A/cm^(2)时,与(0001)面42%的效率骤降相比,(1011)面GaN基LED的效率骤降低至9%,发光强度提高48%。(1011)面InGaN量子阱的静电场反转特性是其具有优异光电性能的一个重要原因。

UTC-PD和RTD单片集成的器件模拟研究

单行载流子光电二极管与共振隧穿二极管单片集成器件是一种新型高速光电探测器,也是高速光电单稳双稳转换逻辑电路的一个基本单元。用Atlas软件对该集成电路单元进行了直流和交流特性的模拟研究,模拟得到的3dB带宽最高可达9THz。模拟发现,光照强度、吸收层厚度、掺杂浓度、收集层浓度是影响器件3dB带宽的主要因素。研究了器件材料参数、结构参数与器件3dB带宽之间的关系,并得到在现行工艺下优化后的单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的工艺参数,模拟出3dB带宽为1.03THz。同时,对器件模拟和半导体工艺间的误差进行了分析和估计。这一工作为单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的设计和研制提供了工艺参数基础。

高宽带光收发器件的技术现状

介绍了光收发器技术在光纤传输系统中的应用现状,重点叙述了光外调制技术（比如电吸收型调制器、LiNbO3调制器等）、单行载流子光电管（UTC-PD）的发展水平,指出高宽带、高速率、高集成化是光收发器件发展的必然趋势。

微型化太赫兹集成器件的前沿技术进展

针对国际上太赫兹器件技术进展予以概括和分析,提炼出共振隧穿二极管、单向载流子传输光电二极管2种可行的小型化器件方案。在材料生长和器件结构方面分析了太赫兹波的产生原理和难点,在系统应用方面解释了短距离高速通信的实用案例。目前,采用共振隧穿二极管已实现2.5 Gbps速率的300 GHz无线通信演示实验,采用单向载流子传输光电二极管在该频点下实现了12.5 Gbps的无线通信实验。

辐射与发光 发光与发光器件

TN312．8 2006064817 GaN基功率型LED芯片散热性能测试与分析=Thermal dispersion of GaN-based power LEDs[刊,中]/钱可元(清华大学深圳研究生院半导体照明实验室。广东,深圳(518055)),郑代顺…//半导体光电．—2006,27(3)．—236—239与正装LED相比,倒装焊芯片技术在功率型LED的散热方面具有潜在的优势。