光子学报, 2020, 49 (8): 0823001, 网络出版: 2020-11-27 复制并引用该论文  被引通知

图 & 表

图 1. SiGe/Si HPT的结构示意图

Fig. 1. Schematic of the SiGe/Si HPT

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图 2. 对应SiGe/Si HBT的电流增益和特征频率

Fig. 2. Current gain and characteristic frequency of corresponding SiGe/Si HBT

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图 3. 不同光窗口位置下，SiGe/Si HPT的初始光生电流I_opt

Fig. 3. Initial photogenerated current of SiGe/Si HPT with different optical window position

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图 4. 不同光窗口位置下，SiGe/Si HPT的电流增益β_opt

Fig. 4. Current gain of SiGe/Si HPT with different optical window position

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图 5. 不同光窗口位置下，SiGe/Si HPT的集电极电流I_C

Fig. 5. Collector current of SiGe/Si HPT with different optical window position

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图 6. 不同光窗口位置下，SiGe/Si HPT的光增益G_opt

Fig. 6. Optical gain of SiGe/Si HPT with different optical window position

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图 7. 不同光窗口位置下，光生载流子的运动示意图

Fig. 7. Movement of photo-generated carriers with different optical window on base

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图 8. 不同光窗口位置下，SiGe/Si HPT的特征频率f_Topt

Fig. 8. Optical characteristic frequency of SiGe/Si HPT with different optical window positions

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图 9. 不同光窗口面积下，SiGe/Si HPT的集电极电流I_C

Fig. 9. Collector current of SiGe/Si HPT with different optical window areas

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图 10. 不同光窗口面积下，SiGe/Si HPT光增益G_opt

Fig. 10. Optical gain of SiGe/Si HPT with different optical window areas

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图 11. 不同光窗口面积下，SiGe/Si HPT的发射结电容C_BE和集电结电容C_CB

Fig. 11. Emitter junction capacitor and collector junction capacitor of SiGe/Si HPTs with different optical window areas

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图 12. 不同光窗口面积下，SiGe/Si HPT特征频率f_Topt

Fig. 12. Optical characteristic frequency of SiGe/Si HPT with different optical window areas

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表 1SiGe/Si HPT器件的主要材料参数设置及对应值

Table1. Material parameters used in the simulation model of SiGe/Si HPT

Parameter Polysiliconemitter Si base Si1-xGexbase Intrinsic Sibase Si collector Sisub-collector Eg/eV 1.12 1.12 0.94 1.12 1.12 1.12 Affinity/eV 4.05 4.05 4.17 4.05 4.05 4.05 Permittivity 11.70 11.70 12.72 11.70 11.70 11.70 Mun0/(cm2·V-1·s-1) 1 400 1 400 1 430 1 400 1 400 1 400 Mup0/(cm2·V-1·s-1) 500 500 480 500 500 500 Vsatn/(cm·s-1) 1×107 1×107 1×107 1×107 1×107 1×107 Vsatp/(cm·s-1) 1×107 1×107 1×107 1×107 1×107 1×107 Taun0/s 1×107 1×107 3×105 1×107 1×107 1×107 Taup0/s 1×107 1×107 1×105 1×107 1×107 1×107 Real.index 3.63 3.63 3.74 3.63 3.63 3.63 Imag.index 0.002 0.002 0.010 0.002 0.002 0.002

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表 2不同光窗口位置下，HPT的光增益、光特征频率和光增益·光特征频率

Table2. Optical gain, optical characteristic frequency, and G_opt·f_Topt of HPT with different optical window positions

Optical window positions Optical window areas Goptmax fToptmax Gopt·fTopt Emitter 10 μm×10 μm 9.24 12.96 119.75 Base 10 μm×10 μm 1.52 16.75 25.460 Emitter 50 μm×10 μm 26.6 7.53 200.298 Base 50 μm×10 μm 2.54 13.08 33.223

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表 3不同光窗口面积下，SiGe/Si HPT的饱和电流、单位面积饱和输出电流的增长率、光增益和单位面积光增益的增长率

Table3. Saturation current, growth rate of saturated current per unit area, optical gain and growth rate of optical gain per unit area of SiGe/Si HPT with different optical window areas

Optical windowareas ICsat(1.5 mW) Growth rate of saturatedcurrent per unit area Gopt Growth rate of opticalgain per unit area 3 μm×10 μm 2.92 4.81 5 μm×10 μm 3.62 0.35 6.06 0.625 10 μm×10 μm 5.54 0.384 9.24 0.636 30 μm×10 μm 10.52 0.249 20.78 0.577 50 μm×10 μm 12.86 0.117 26.60 0.291

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表 4不同光窗口面积下，SiGe/Si HPT的光增益、光特征频率以及G_opt·f_Topt

Table4. Optical gain, optical characteristic frequency, and G_opt·f_Topt of SiGe/Si HPT with different optical window areas

Optical windowareas Goptmax Growth rate ofoptical gain perunit area fToptmax/GHz Decline rate offToptmax/(per unit area) Gopt·fTopt Growth rate ofGopt·fTopt per unitarea 3 μm×10 μm 4.81 14.79 71.13 5 μm×10 μm 6.06 0.625 14.33 0.23 86.84 7.855 10 μm×10 μm 9.24 0.636 12.96 0.274 119.75 6.582 30 μm×10 μm 20.78 0.577 8.70 0.213 180.79 3.052 50 μm×10 μm 26.60 0.291 7.53 0.058 5 200.298 0.975 4

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马佩, 谢红云, 沙印, 向洋, 陈亮, 郭敏, 刘先程, 张万荣. 光窗口对SiGe/Si异质结光电晶体管光响应的影响[J]. 光子学报, 2020, 49(8): 0823001. Pei MA, Hong-yun XIE, Yin SHA, Yang XIANG, Liang CHEN, Min GUO, Xian-cheng LIU, Wan-rong ZHANG. Effect of Optical Window on Optical Response Characteristics of SiGe/Si Heterojunction Phototransistor[J]. ACTA PHOTONICA SINICA, 2020, 49(8): 0823001.