基于硅和鍺新型APD的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、現(xiàn)如今雪崩光電二極管（Avalanche Photo Diode, APD）在光通信、測(cè)距、激光系統(tǒng)中應(yīng)用的越來越廣泛。它具有尺寸小、內(nèi)部增益高、頻率響應(yīng)快、電壓低等優(yōu)點(diǎn)。雪崩光電二極管器件性能主要受器件結(jié)構(gòu)和使用材料影響，用于制備雪崩光電二極管的材料主要有鍺（Ge）、硅（Si）和III-V族化合物。Ge可探測(cè)800nm~1700nm波長(zhǎng)的光信號(hào)， Si可用于探測(cè)200nm~1100nm波長(zhǎng)的光信號(hào)。基本的Si-APD非常適合應(yīng)用在光接

2、收機(jī)中，具有電容小、暗電流低和噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。但是由于光的吸收率受 Si材料禁帶寬度的影響，Si-APD通常限制在800nm~900nm范圍內(nèi)使用，所以如何通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拓寬APD器件探測(cè)波長(zhǎng)范圍已成為現(xiàn)在APD的研究重點(diǎn)。
　　本文首先在典型SACM型APD結(jié)構(gòu)模型下，推導(dǎo)了耗盡區(qū)的電場(chǎng)分布。從光吸收理論出發(fā)，研究了從入射光子到碰撞電離過程最后到產(chǎn)生雪崩倍增電流的微觀行為。推導(dǎo)器件量子效率計(jì)算公式。基于Silvaco TCAD半導(dǎo)體

3、工藝模擬仿真軟件，對(duì)器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，描述了器件材料模型和載流子遷移率模型。通過菲涅爾方程推導(dǎo)了表面增透膜材料、厚度需要滿足的條件，探討了單層抗反射膜和雙層抗反射膜的區(qū)別，器件采用雙層抗反射膜。給出了器件保護(hù)環(huán)對(duì)器件性能的影響，分析不同結(jié)構(gòu)的保護(hù)環(huán)的工藝制備流程和優(yōu)缺點(diǎn)，最后提出了高電場(chǎng)植入型和溝槽型結(jié)合的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)。
　　接著，基于Silvaco TCAD半導(dǎo)體工藝模擬仿真軟件，通過Atlas模塊進(jìn)行模型構(gòu)建，對(duì)SACM型Si-