Entwurf und Herstellung eines Hochleistungs-InGaAs-Photodetektors im nahen Infrarot

InGaAs-Photodioden haben ein breites Spektrum wichtiger Anwendungen; beispielsweise NIR-Bildgebung, fiberoptische Kommunikation und Spektroskopie. In dieser Arbeit untersuchten wir InGaAs-Photodioden mit unterschiedlichen Dotierungskonzentrationen in den Absorberschichten. Die simulierten Ergebnisse deuteten darauf hin, dass durch die Reduzierung der Dotierungskonzentration des Absorbers von 1 × 10¹⁶ auf 1 × 10¹⁵ cm⁻³ die maximale quantenmechanische Effizienz der Geräte um 1,2 % auf 58 % steigen kann. Die Simulation zeigte auch, dass durch die Erhöhung der Dotierungskonzentration der Absorberschicht innerhalb eines bestimmten Bereichs der Dunkelstrom des Geräts leicht reduziert werden kann. Eine PIN-Struktur wurde gezüchtet und hergestellt, und CV-Messungen deuteten auf eine niedrige Dotierungskonzentration von etwa 1,2 × 10¹⁵ cm⁻³ hin. Obwohl die thermische Aktivierungsenergie des Dunkelstroms eine ausgeprägte Komponente des Shunt-Dunkelstroms im Hochtemperaturbereich suggerierte, wurde bei Raumtemperatur ein Dunkelstrom von ~6 × 10⁻⁴ A/cm² (-0,5 V) gemessen. Die Spitzen-Quanteneffizienz des InGaAs-Geräts wurde ohne Antireflexbeschichtung mit 54,7 % und mit Antireflexbeschichtung mit 80,2 % charakterisiert.