半導(dǎo)體光電探測器的新進展

1、半導(dǎo)體光電探測器的新進展半導(dǎo)體光電探測器的新進展摘要摘要半導(dǎo)體光電探測是半導(dǎo)體光電子學(xué)的重要部分，半導(dǎo)體光電探測器在光纖通信，紅外遙感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文介紹了幾種最新的半導(dǎo)體光電探測器結(jié)構(gòu)，旨在探討國內(nèi)外當前半導(dǎo)體光電探測器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：光電探測器，位敏探測器，紅外探測器AbstractSemiconductphotoelectricdetectionisanimptantpartofthesemicond

2、uctoptoelectronicssemiconductphotodetectarewidelyusedinthefieldofopticalfibercommunicationsinfraredremotesensing.Thisarticledescribesseveralnewsemiconductphotodetectstructureaimstoexplethecurrentstatusdevelopmenttrendsof

3、thesemiconductphotodetect.Keywds:PhotodetectPositionsensitivedetectInfrareddetects一、引言一、引言半導(dǎo)體光電探測器是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)來接收和探測光信號的器件，它通過吸收光子產(chǎn)生電子空穴對，從而在外電路產(chǎn)生與入射光強度成正比的光電流以方便測量入射光。半導(dǎo)體光電探測器由于體積小，重量輕，響應(yīng)速度快，靈敏度高，易于與其他半導(dǎo)體器件集成，是光源的最理想探測

4、器，可廣泛用于光通信、信號處理、傳感系統(tǒng)和測量系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是光電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代武器裝備的精度和性能有了很大的提高，使現(xiàn)代戰(zhàn)爭具備了新的特點。半導(dǎo)體光電探測器是軍用光電子設(shè)備和系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，已廣泛用于軍事領(lǐng)域。軍用光電子設(shè)備是指利用半導(dǎo)體光電探測器探測、變換、傳輸、存儲、處理光和輻射的各種軍事裝置，半導(dǎo)體光電探測器技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，大大擴展了作戰(zhàn)的時域、空域和頻域，影響和改變了傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式和效率，并在許多方

5、面提高了武器的威力、作戰(zhàn)指揮、戰(zhàn)場管理能力。半導(dǎo)體光電探測器器件在新型武器系統(tǒng)中起著不可替代的作用。目前，半導(dǎo)體光電探測器已有很大進展，這將大大提高軍用光電子裝備的性能和競爭力。在軍事領(lǐng)域中，最為廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體光電探測器是光電探測器（PD）、位敏探測器應(yīng)度比較低。N阱擴散電流帶寬與漂移電流相比，N阱擴散電流的本征帶寬仍相對較低。3、叉指型PN阱P襯底雙光電探測器由上一小節(jié)的敘述，由于CMOS工藝中P襯底中產(chǎn)生的載流子通過擴散運動達到電

6、極，其擴散速度和本征帶寬都非常差，因此要想提高光電探測器的本征帶寬必須將P襯底產(chǎn)生的光生載流子消除。為了避免漂移區(qū)外襯底產(chǎn)生的擴散光生載流子的對探測器速度的影響，并且在標準CMOS下不增加工藝的復(fù)雜度。在叉指型雙光電二極管中，叉指P區(qū)域和N阱構(gòu)成一個叉指二極管，稱為工作二極管；N阱區(qū)域和P襯底構(gòu)成一個二極管，叫做屏蔽二極管。在標準CMOS工藝中，不需要做任何修改就可以實現(xiàn)該光電探測器。當雙光電探測器工作時，N阱接到接收機接收的電源電壓，

7、P區(qū)域和接收機的輸入端連接，而P襯底和接收機的“地”連接。由于屏蔽二極管的兩個電極與接收機的電源電壓和地連接，所以產(chǎn)生在P襯底的擴散載流子流進了接收機的電源，沒有對光接收機的輸入光電流產(chǎn)生貢獻。而由P和N阱構(gòu)成的二極管的本身響應(yīng)速度比較高，它產(chǎn)生的光電流輸入光接收機，形成光響應(yīng)。由于P區(qū)域使用叉指形狀，能夠增加耗盡區(qū)的面積，提高工作二極管的響應(yīng)度。4、空間調(diào)制光電探測器由于CMOS工藝襯底深處的慢載流子的影響，光電探測器的響應(yīng)速度不能提

8、高，為了提高光電探測器的響應(yīng)速度，必須抑制或去除襯底深處的慢載流子。在標準CMOS工藝下，空間調(diào)制光電探測器便使用了這種原理從而提高了探測器的工作速度?？臻g調(diào)制光電探測器由一個受光光電探測器和一個非受光光電探測器組成，由于襯底產(chǎn)生的低速載流子被探測器通過光電流之差消除，所以空間調(diào)制探測器的工作速度得到了明顯的提高?？臻g調(diào)制光電探測器的結(jié)構(gòu)能夠兼容與商用CMOS工藝。2.2常見的標準CMOS光電探測器]3~2[常見的光電探測器均是基于PN

9、結(jié)來構(gòu)造的，其原理是利用型半導(dǎo)體區(qū)域形成的PN結(jié)耗盡區(qū)（即光電二極管）來進行光信號探測。1、NPWELL光電探測器常見的標準CMOS光電探測器原理是減小PSUB區(qū)慢擴散光生載流子的影響，利用PWELL形成的PN結(jié)耗盡區(qū)來形成具有較高本征帶寬的光生電流信號，但由于是制作在PSUBPSUB都是PWELL光電探測器不能實現(xiàn)與PSUB有效隔離，即PSUBPWELL形成的PN結(jié)耗盡區(qū)并形成光生電流，因而本征帶寬不是很高。2、P＋NWELLPSUB