Mg2Si/Si雪崩光电二极管的设计与模拟

• 作者: 王傲霜 肖清泉 陈豪 何安娜 秦铭哲 谢泉
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: SACM-APD Mg2Si/Si异质结 光谱响应 增益系数
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域|INTERDISCIPLINARY PHYSICS AND RELATED AREAS OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
• 页码范围: 331-339
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20201923

摘要

Mg2Si作为一种天然丰富的环保材料,在近红外波段吸收系数高,应用于光电二极管中对替代市面上普遍使用的含有毒元素的红外探测器具有重要意义.采用Silvaco软件中Atlas模块构建出以Mg2Si为吸收层的吸收层、电荷层和倍增层分离结构Mg2Si/Si雪崩光电二极管,研究了电荷层和倍增层的厚度以及掺杂浓度对雪崩光电二极管的内部电场分布、穿通电压、击穿电压、C-V特性和瞬态响应的影响,分析了偏置电压对I-V特性和光谱响应的影响,得到了雪崩光电二极管初步优化后的穿通电压、击穿电压、暗电流密度、增益系数(Mn)和雪崩效应后对器件电流的放大倍数(M).当入射光波长为1.31μm,光功率为0.01 W/cm2时,光电二极管的穿通电压为17.5 V,击穿电压为50 V,在外加偏压为47.5 V(0.95倍击穿电压)下,器件的光谱响应在波长为1.1μm处取得峰值25 A/W,暗电流密度约为3.6×10–5 A/cm2,Mn为19.6,且Mn在器件击穿时有最大值为102,M为75.4.根据模拟计算结果,优化了器件结构参数,为高性能的器件结构设计和实验制备提供理论指导.