MODELING OF METAL-SEMICONDUCTOR-METAL PHOTODETECTOR

A complete model of Metal-Semiconductor-Metal Photodetector(MSM-PD) is presented. It can be used in any circuit simulators. Simulated DC characteristics for a GaAs MSM-PD are in good agreement with reported results.

基于磁控溅射法生长hBN薄膜的MSM型真空紫外探测器(特邀)

针对目前大面积高质量六方氮化硼(hBN)薄膜的制备与转移存在均匀性、晶粒控制、无损转移等问题,采用射频磁控溅射技术成功在2英寸硅和蓝宝石介电衬底上沉积了hBN薄膜,拉曼光谱、X射线光电子能谱表征证实了薄膜具有明显的hBN特征。制备了hBN基金属-半导体-金属型光电探测器,并探究了电极材料、薄膜厚度以及叉指电极宽度和间距对探测性能的影响。优选出的Ni电极探测器具有极低的暗电流(<3 pA@100 V),对185 nm波长光具有明显光响应,响应度和比探测率分别为2.769 mA/W和2.969×10^(9)Jones。

5Gb/s单片集成GaAs MSM/PHEMT 850nm光接收机前端

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺研制出了一种单片集成850nm光接收机前端,它包括金属-半导体-金属(MSM)光探测器和分布放大器.探测器光敏面积为50μm×50μm,电容为0.17pF,4V偏压下的暗电流小于17nA.分布放大器-3dB带宽接近20GHz,跨阻增益约46dBΩ;在50MHz^16GHz范围内,输入、输出电压驻波比均小于2;噪声系数在3.03~6.5dB之间.光接收机前端在输入2.5和5Gb/s非归零伪随机二进制序列调制的光信号下,得到较为清晰的输出眼图.

MSM光探测器的直流特性

在稳态条件下金属 -半导体 -金属 (MSM)光探测器的光电流一维模型可以通过求解电流连续方程和传输方程来建立并求解 .在这种条件下 ,器件内部的载流子分布情况和总体光电流可以得到解析解而不用数值方法求解 .本文从电流连续方程和传输方程出发详细推导了这一过程 ,并将这一结果应用于具体的 In Ga As MSM光探测器的直流等效电路模型上 。

InGaAs-MSM光电探测器设计与仿真研究

对基于InGaAs材料体系的金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal,MSM)光电探测器进行设计,并对其暗电流、光电流、电容以及截止频率等性能参数进行仿真。通过添加InAlAs肖特基势垒增强层,将探测器的暗电流减小到了pA量级。仿真结果表明,探测器在光照下有明显的光响应,通过合理设计器件结构,探测器的工作频率可以达到1.5THz。制备了探测器样品,并对其暗电流和光响应进行了测试,测试结果与仿真结果基本吻合。

一种850nm单片集成光接收机前端

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺和台面光刻互连工艺研制了一种850nm光接收机前端单片电路,包括金属-半导体-金属光探测器和跨阻前置放大器。探测器光敏面积约2000μm2,电容小于0.15pF,4V偏压下的暗电流小于14nA。跨阻前置放大器-3dB带宽接近10GHz,跨阻增益约43dBΩ。光接收机前端在输入2.5Gb/s非归零伪随机二进制序列调制的850nm光信号下得到较为清晰的输出眼图。

薄膜光探测器绑定点的几何设计与仿真分析

目前,光器件在硅基衬底上的集成是光电领域的研究热点。将基于表面张力的流体自组装技术应用于薄膜金属-半导体-金属(MSM)光探测器的集成上,其集成效果的优劣与器件绑定点的几何形状有关。为了有效预测薄膜MSM光探测器绑定点的间距和形状对集成效果的影响,利用MATLAB对其集成过程中表面自由能的分布状况进行了仿真分析。首先,在介绍薄膜MSM光探测器的基础上,对其集成过程建立了平移和旋转仿真模型。然后,根据表面自由能与匹配度的线性关系,分别仿真出了不同间距和形状的绑定点在集成过程中匹配度的分布状况图。通过分析匹配度的斜率以及正确装配状态和误装配状态之间的关系,预测两端绑定点间距较长、绑定点形状为梯形时集成效果较好。最后,考虑到薄膜光电器件有可能需要区分正负极的情况,将其两端绑定点设计成不对称形状并进行仿真分析,尽量避免集成过程中出现正负极反接的状态。

基于PSPICE的光接收机电路设计与仿真

文章基于PSPICE通用软件,设计了一个由金属-半导体-金属Schottky势垒光探测器(MSM-PD)组成的GaAs光接收机电路,并对其进行了电路级仿真,仿真结果显示达到了设计目的。

94K低温下和室温下GaN基MSM紫外光探测器性能的比较(英文)

在采用MOCVD技术生长的GaN膜上制备出MSM紫外光探测器 ,分别在室温下和 94K低温下 ,测量了探测器对不同光波长的响应、同一光波长下对不同偏压的响应、不同斩波频率下的响应。结果表明 ,在 94K下响应有了很大的改善。当光波长从 36 0nm增加到 4 5 0nm时 ,响应下降了 3个数量级 ,而常温下只下降两个数量级 ,但探测器的时间响应常数变长了。

金属-半导体-金属光电探测器的瞬态特性分析

给出了金属 -半导体 -金属光电探测器 ( MSM- PD)高频特性的等效电路模型 ,在此模型基础上编写模拟分析程序 ,分析了探测器相关器件参数对器件截止频率的影响 。

金属-无机半导体-金属光电探测器的研究进展

金属-半导体-金属光电探测器(MSM-PDs)本身固有的高速、高响应率、易集成等特性使其在光纤通信、传感、制导等多个领域受到广泛关注。文中围绕金属-无机半导体-金属光电探测器展开综述。首先介绍了MSM-PDs的基本结构,包含共面和垂直两种类型。紧接着,介绍了MSM-PDs具体的工作原理,除了常见的光电导型及肖特基型工作原理,还介绍了以金属作为吸光层的热载流子光电探测器的工作原理。随后,详细介绍了以GaAs、InGaAs、Si/Ge等无机材料作为半导体层的MSM-PDs在过去所取得的研究进展。此外,还介绍了利用金属微纳结构拓展较宽带隙半导体材料MSM-PDs在红外波段响应特性的研究进展。最后,总结全文并对MSM-PDs未来的发展做出了展望。

光电集成光接收机前端及限幅放大器的研制

基于国内的材料生产和半导体工艺条件,研制了10 Gb/s光电集成(OEIC)光接收机前端,并采用耗尽型赝配高电子迁移晶体管(PHEMT)设计并实现了限幅放大器。光接收机前端组成形式为金属-半导体-金属(MSM)光探测器和电流模跨阻放大器,借助模拟软件SILVACO建立并优化了器件模型,探测器光敏面50μm×50μm,带宽超过10 GHz,电容约3 fF/μm。研究并改进了腐蚀自停止工艺并实际应用于OEIC器件制作,芯片面积为151Iμm×666μm。限幅放大器采用无源电感扩展带宽,并借助三维电磁仿真软件HFSS进行模拟仿真。限幅放大器芯片面积为1950μm×1910μm,在3.125 Gb/s传输速率下,分别输入信号幅度为10和500 mV,可以得到500 mV恒定输出摆幅。

MSM光探测器的等效电路模型

本文详细介绍了一套完整的 In Ga As MSM光探测器的等效电路模型。模型包括暗电流、直流、交流、瞬态和噪声等特性的等效电路模型。每一部分均从经典的物理模型出发 ,结合实际情况设计构造 ,并将理论曲线与试验数据进行了比较 ,结果是令人满意的。

4H-SiC金属-半导体-金属结构紫外探测器的模拟与分析

用MEDICI软件对金属一半导体一金属（MSM）结构4H—SiC紫外（UV）探测器的FV特性以及光谱响应等特性进行了模拟与分析，并探讨了金属电极的宽度、电极间距以及外延层厚度对探测器响应度的影响。结果表明，室温下该探测器的暗电流线性密度达到10^-13A／μm，且在不同电压下光电流至少比暗电流大两个数量级；探测器的光谱响应范围为200-400nm，在347nm处响应度达到极大值；增大指宽或者减小指间距可以提高探测器的响应度；当波长小于峰值波长时外延层厚度对探测器的响应度基本没影响，而当波长大于峰值波长时随着外延层厚度的增大探测器的响应度有所增大。

Al_xZn_(1-x)O合金MSM光电探测器的研究

在Si衬底上磁控溅射制备AlxZn1-xO（AZO）合金薄膜,在其上真空蒸发Ni/Au叉指电极获得金属-半导体-金属（MSM）结构光电探测器。采用UV-Vis-Nir分光光度计测量AZO系列薄膜的光吸收特性,观察到AZO合金薄膜的光学吸收带边随Al含量增加明显蓝移。测试AZO探测器的电流-电压特性、时间特性和响应光谱发现,随Al含量的增加,紫外光照下的电流-电压曲线呈现出明显的非线性特征,且光响应时间显著变小;30at.%Al含量样品在5 V偏压下暗电流为14 nA,光暗电流比达到10倍,上升时间和下降时间都小于1 s;Al含量为5 at.%时获得光电导型紫外光电探测器,而Al含量为30 at.%时获得紫外增强型Si探测器,其响应光谱变宽为0.3~1.0μm。

InAlAs／InGaAsMSM光电探测器

采用ＧＳＭＢＥ方法及典型的器件工艺制成了用ＩｎＡｌＡｓ作为肖特基势垒增强材料的高性能ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰＭＳＭ光电探测器。用自制的测试系统对器件的直流和瞬态特性进行了测试，测试结果表明，器件的击穿电压大于３０Ｖ，在１０Ｖ偏压下暗电流小于２０ｎＡ，对应的暗电流密度为３ｐＡ／μｍ￣２，优于已有的文献报导；器件的瞬态响应中上升时间小于２０ｐｓ，半高全宽小于４０ｐｓ，器件性能表明用此套ＧＳＭＢＥ系统在优化生长条件下生长的ＩｎＰ系材料质量良好，在外延层晶体质量，本底杂质浓度及界面质量等方面已达到较高水平。

U型凹槽电极硅MSM结构光电探测器的研制

为了提高硅MSM结构光电探测器的光电响应度,制备了U型凹槽电极结构的探测器。5 V偏压下,对650 nm波长入射光的绝对光电响应度测试表明,凹槽电极结构的探测器最大光电响应度值为0.486 A/W,比同样尺寸的平版结构光电探测器提高了约6倍。文中也对比了具有抗反射膜和不具有抗反射膜的器件相对响应光谱的差别,并且比较分析了叉指间隙分别为5μm和10μm器件光电响应的不同。

MSM结构Mg_(0.2)Zn_(0.8)O可见盲光电探测器

采用射频磁控溅射,通过传统的紫外曝光和湿法腐蚀的方法,制备了不同电极间距的金属-半导体-金属(MSM)结构Mg0.2Zn0.8O可见盲光电探测器。研究了器件的暗电流和响应度随电极间距的变化关系,当施加的电压没有达到贯穿电压的时候,暗电流和响应度均随着电极间距的增加而减小,并对其具体的机制进行了研究。

金属-半导体-金属结构A1GaN／GaN异质结紫外探测器技术及特性

制备了金属-半导体-金属（MSM）结构的A1GaN／GaN异质结紫外探测器，探测器采用Ni／Au金属作为电极。实验研究了探测器的光电响应特性和I-V特性。此探测器具有两个光谱响应范围，光谱响应的峰值响应率分别为288nm处0．717A／W和366nm处0．641A／W，峰值处的量子效率分别为288nm处308oA和366nm处217％。

一种改进型金属-半导体-金属光电探测器数学模型

以E.Sano的金属-半导体-金属光电探测器(MSM-PD)模型为基础,提出了一种改进型的模型.该模型以多个电流源和电容并联的形式构造,以吸收区过剩电子和空穴总数为研究对象,求解速率方程.另外计算了电容,给出了暗电流与端电压的非线性计算式,改进了传统模型中暗电流的线性计算方法.通过线性叠加给出了该模型光电流的数学解析解.通过在Matlab中的模拟计算,表明该模型具有计算量小、准确度高的特点,它不仅能反映一定偏压和光照下光电流的变化,而且能展示光电子在器件中的转化过程.这种模型也能较好地应用于微弱信号的检测模拟.