不同晶态Ge薄膜键合层对InGaAs/Si雪崩光电二极管性能的影响研究

作者：鲍诗仪; 母浩龙; 周锦荣; 黄志伟; 柯少颖

来源：中国激光, 2022, 1-21.

• 雪崩光电二极管
• InGaAs/Si键合
• ploy-Ge键合层
• a-Ge键合层
• 晶格失配

由于InGaAs与Si之间存在7.7%的晶格失配，导致难以获得制备方式简单、性能良好的InGaAs/Si雪崩光电二极管（APD）。因此本文从理论上提出了一种从源头弱化InGaAs/Si晶格失配对APD性能的影响的办法，即在InGaAs/Si键合界面引入一层a-Ge或poly-Ge键合层，模拟比较了InGaAs/Si APD性能随键合层厚度的变化情况。研究指出，aGe和poly-Ge材料作为键合层对载流子具有阻挡或俘获作用，因此器件能够获得超低暗电流，且由于键合层导带势垒对载流子的阻挡作用，APD雪崩之后出现了光暗电流间隙，可以在较小暗电流情况下获得大的光电流。当a-Ge厚度为0.5 nm时，APD雪崩击穿前增益可达最大值451.3，而当poly-Ge厚度为0.5 nm时，雪崩击穿前增益仅为7.9，这种差异是由于poly-Ge键合层处价带出现势阱导致载流子浓度下降。该工作将为超低噪声和高增益InGaAs/Si APD的研制提供理论指导。

• 单位
  闽南师范大学