SOI基諧振腔增強型光電探測器結構、特性及模型研究

《SOI基諧振腔增強型光電探測器結構、特性及模型研究》是依託杭州電子科技大學，由洪慧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：SOI基諧振腔增強型光電探測器結構、特性及模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：洪慧
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

近年來，光互連技術以高速、高頻寬、低串擾和低功耗等優勢備受關注，尤其是在甚短距離光傳輸領域中。CMOS積體電路及工藝平台推動了矽基光電探測器、CMOS光接收電路乃至集成光系統的發展，高速高靈敏度的850nm光波長CMOS光電探測器結構及模型成為實施甚短距離光互連的關鍵之一。本項目以SOI CMOS工藝為載體，提出可用於850nm波長光電積體電路（OEIC）的高速高靈敏度低成本諧振腔增強型光電探測器結構，給出最佳化的SOI基光電探測器結構參數，從根本上解決矽基光電探測器量子效率低和工作頻寬窄的問題；研究SOI基光電探測器的光電轉換機理及載流子特性，建立精確的諧振腔增強型光電探測器模型，實現模型與物理結構尺寸之間的可縮放性映射；考察SOI基諧振腔增強型光電探測器物理尺寸多維變化對其性能和成品率的影響，以期解決基於SOI CMOS工藝進行高性能、低成本和高成品率OEIC CAD這一基礎問題。

結題摘要

近年來，光互連技術以高速、高頻寬、低串擾和低功耗等優勢備受關注，尤其是在甚短距離光傳輸領域中。CMOS積體電路及工藝平台推動了矽基光電探測器、CMOS光接收電路乃至集成光系統的發展，高速高靈敏度的850nm光波長CMOS光電探測器結構及模型成為實施甚短距離光互連的關鍵之一。本項目以SOI CMOS工藝為載體，提出了可用於850nm波長光電積體電路（OEIC）的新型諧振腔增強型光電探測器結構，在不降低工作頻寬基礎上最最佳化結構參數的SOI基光電探測器件的量子效率性能理論上可超過50%，回響度可達到0.4A/W，相比常規無諧振腔CMOS光電探測器提高了1.7-1.9倍；開展了SOI基光電探測器諧振腔反射鏡結構和特性研究，建立了諧振腔反射鏡反射率與薄膜材料、薄膜材料層數、介質折射率等之間的計算方法；開發了一套項目可實現的SOI CMOS諧振腔增強型光電探測器的工藝流程，同樣該器件的量子效率要比無諧振腔的CMOS PD器件（該結構量子效率僅為3%左右）要高將近一倍，並完成了空間調製SML、Lateral PIN、雙光電型等SOI基光電探測器件結構和版圖設計；研究SOI基光電探測器的光電轉換機理及載流子特性，建立了精確的諧振腔增強型光電探測器模型，實現模型與物理結構尺寸之間的可縮放性映射，同時也可實現器件性能的有效預測；完善了SOI 基諧振腔增強型光電探測器精確的在片測試技術、去嵌方案和模型參數提取流程；本項目的開展為基於SOI CMOS工藝進行高性能、低成本和高成品率OEIC設計提供了有力的支持，大大增加了OEIC中增加光電探測器的可能性。