碲镉汞APD平面型PIN结构仿真设计

• 作者: 何力 李浩 林春 程雨顺 郭慧君 陈路
• 来源期刊: 红外与毫米波学报
• 学科: 工学
• 关键词: HgCdTe 雪崩光电二极管 仿真
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 页码范围: 6-12
• 页数: 7页
• 分类号: TN215
• 字数: 4261字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2020.01.002

摘要

碲镉汞(HgCdTe)线性雪崩焦平面因其相对低的过剩噪声、较小的工作电压、线性可调等优点,得到了广泛关注.基于电子雪崩中波HgCdTe PIN二极管结构,开展暗电流模型和Okuto-Crowell增益模型仿真.通过改变器件材料结构参数模拟不同电压下的暗电流和增益特性.计算讨论了不同I区(本征区)厚度和载流子浓度对器件暗电流和增益的影响.结果表明结区峰值场强的变化会导致直接隧穿(BBT)电流产生率数量级上的剧烈变化;增加I区厚度和降低I区掺杂浓度可有效抑制BBT电流;增益随场强的变化趋势与BBT电流随场强的变化趋势一致;因此抑制BBT电流的措施会造成增益性能的下降,需要优化参数以获得最佳性能.综合考虑暗电流和增益性能,I区的厚度应不小于3μm,I区浓度需控制在5×1014cm-3以下.单元中波APD的增益实验结果与仿真数据较好地吻合,表明了理论模型的正确性.