光通信研究, 2019 (3): 26, 网络出版: 2019-07-20  

一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计

High-Performance Si-based Ge Uni-Traveling-Carrier Photodetector
马鹏程 1,2孙思维 1,2,3,*刘丰满 1,2,3薛海韵 1,2,3孙瑜 1,2,3何慧敏 1,2,3李志雄 1,2曹立强 1,2,3
作者单位
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司, 江苏 无锡 214135
摘要
光电探测器作为光通信系统的核心器件之一, 其性能对通信质量起着决定性的作用。随着光通信数据量的剧增, 传统的光电探测器已经不能满足需求。文章提出一种集成氮化硅波导的高性能硅基锗单行载流子光电探测器。借助Lumerical FDTD和DEVICE软件进行建模仿真, 通过对波导结构以及探测器尺寸进行设计, 最终该结构在1 550 nm波长和-1 V偏压下, 响应度高达0.97 A/W, 光电流线性输出>30 mA, 3 dB带宽高达28 GHz。
Abstract
As one of the core devices of optical communication system, the performance of photodetectors plays a decisive role in evaluating the system performance. With the rapid increase of optical communication data, the traditional photodetectors can not meet the demand. This paper presents a high performance silicon based germanium uni-traveling-carrier photodetector integrated with Si3N4 waveguide. With the help of the software of Lumerical FDTD and DEVICE for modeling and simulation, the waveguide structure and the size of photodetector are designed. Finally, the optimized structure could achieve optical responsivity of 0.97 A/W at 1 550 nm wavelength and -1 V bias, with linear output photocurrent greater than 30 mA and electrical 3 dB bandwidth up to 28 GHz.

马鹏程, 孙思维, 刘丰满, 薛海韵, 孙瑜, 何慧敏, 李志雄, 曹立强. 一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计[J]. 光通信研究, 2019, 45(3): 26. MA Peng-cheng, SUN Si-wei, LIU Feng-man, XUE Hai-yun, SUN Yu, HE Hui-min, LI Zhi-xiong, CAO Li-qiang. High-Performance Si-based Ge Uni-Traveling-Carrier Photodetector[J]. Study On Optical Communications, 2019, 45(3): 26.

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