《單載流子傳輸的漸變耦合脊波導InP雙異質結光敏電晶體》是依託北京工業大學，由謝紅雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：單載流子傳輸的漸變耦合脊波導InP雙異質結光敏電晶體
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝紅雲
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
寬頻綜合業務網和射頻光通信系統RoF的發展對光探測器提出了高的要求。 HPT是不同於PIN和APD的新穎探測器,它用HBT的基區和集電區作為光吸收層產生光電流,同時依靠HBT的電流增益放大光電流。現有HPT多為單異質結垂直波導結構，在光吸收效率和工作速度的最佳化上存在矛盾。本項目提出的DHPT，首次採用雙異質結代替單異質結，用重摻基區作為吸收層，實現單載流子的快速傳輸（UTC）；採用漸變耦合脊波導代替垂直波導，被探測光由側邊入射，光傳輸方向與載流子傳輸方向垂直，能分別最佳化光吸收效率和工作速度。我們將研究脊波導UTC-DHPT內部載流子的運動行為和光電流放大機制，設計器件的外延材料和波導結構，探索InP材料MOCVD外延生長技術和基於InP HBT的工藝製備技術，最終製備高速高回響度脊波導UTC-DHPT。這對光探測器滿足光通信網路和RoF系統需求，促進OEIC單片集成技術的發展有實際意義。
結題摘要
寬頻綜合業務網和光載無線通信系統（Radio over Fiber，RoF）的發展對光接收機中光探測器提出了更高的要求。 異質結光敏電晶體探測器（HPT）是不同於PIN和APD的新穎探測器,它採用HBT的基區和集電區作為光吸收層產生光電流,同時依靠HBT的電流增益，在完成光的探測吸收的同時放大光電流。HPT自身能夠為光電流提供較大增益，可以減少HBT放大器的使用，一方面可以簡化光接收機的複雜度，另一方面也避免了APD光探測器引入的噪聲。現有HPT多為單異質結垂直波導結構，異質結存在於基區/發射區結，在光吸收效率和工作速度的最佳化上存在矛盾。本項目提出的DHPT，首次採用雙異質結代替單異質結，在基區/發射區結和基區/集電區結都採用了異質結結構，用重摻基區作為吸收層，與集電結的異質結構結合，實現了單載流子的快速傳輸（UTC）；採用漸變耦合脊波導代替垂直波導，被探測光由側邊入射，光傳輸方向與載流子傳輸方向垂直，能分別最佳化光吸收效率和工作速度。我們研究了脊波導UTC-DHPT內部載流子的運動行為和光電流放大機制，建立了UTC-DHPT的物理分析模型。結合半導體器件仿真軟體Silvaco TCAD 和 Synopsy Sentaurus TCAD的模型建立及性能仿真，分析了器件的幾何參數和材料參數對HPT器件性能的影響，設計了器件的外延材料和波導結構，完成了UTC-DHPT外延片的MOCVD生長，給出了InP基脊波導UTC-DHPT的工藝製備技術，最終分別製備出了三電極頂面入射垂直波導UTC-DHPT和兩電極漸變耦合脊波導UTC-DHPT樣品，並對漸變耦合脊波導UTC-DHPT的直流性能和光電回響進行了測試。測試數據表明我們製備的漸變耦合脊波導UTC-DHPT樣品基本達到了預期的結果。該課題已完成的工作對展開UTC-DHPT光敏電晶體高頻特性和光學增益特性的研究打下了堅實的基礎，對進一步開展基於HPT光敏電晶體探測器的光學微波放大器，光學鎖定和混頻等模組的研究，滿足高速大容量光通信網路和RoF系統需求，促進OEIC單片集成技術的發展有實際意義。
