1 厦门大学嘉庚学院, 福建 漳州 363105
2 厦门大学 物理科学与技术学院, 福建 厦门 361005
Ge材料由于在近红外波段具有较大的吸收系数、高的载流子迁移率、以及与Si工艺相兼容等优势而被视为制备近红外光电探测器最理想的材料之一。针对Ge光电探测器制备过程中面临的挑战, 文中综述了近年来笔者所在的课题组在Ge探测器材料、器件及工艺方面的研究进展。首先介绍了Si基Ge材料的制备工艺, 利用低温缓冲层生长技术、Ge/Si键合技术、Ge浓缩技术等分别制备得到高晶体质量的Si基Ge材料。研究了Ge材料n型掺杂工艺, 利用离子注入结合两步退火处理(低温预退火和激光退火)以及利用固态磷旋涂工艺等分别实现Ge材料n型高掺浅结制备。最后探究了金属/Ge接触势垒高度的调制方法, 结合金属中间层和透明导电电极ITO制备得到性能良好的Ge肖特基光电探测器。
Ge光电探测器 Si基Ge材料 n型掺杂 肖特基势垒高度 Ge photodetectors Si-based Ge materials n-type doping Schottky barrier height 红外与激光工程
2020, 49(1): 0103004
厦门大学 物理科学与技术学院, 福建 厦门 361005
为了实现高效的微光探测以及满足量子通信的需求, 需要研发制备具有高增益、低噪声和高带宽的高性能红外探测器, 基于硅衬底材料的锗硅雪崩探测器(Avalanche Photodiode,APD)被认为是有希望实现近红外通信波段高效弱光探测的探测器件。本工作设计研究了一种横向收集结构的锗硅APD, 并对其结构参数对电场分布的影响进行了仿真模拟。发现该结构中硅倍增层的掺杂浓度、尺寸等对器件电场分布具有很重要的影响, 并且利用能带理论对其进行了解释说明。倍增层掺杂浓度提高后, 增强的结效应导致该器件中出现了有趣的双结结构, 横向的n+-n-结与纵向的p+-i-p--n-结共同作用于电场分布, 并且实现了纵向雪崩与横向载流子收集。在-30 dBm 1 310 nm光源正入射下, 新设计的横向吸收结构APD经过优化带宽可以达到20 GHz; 线性响应度07 A/W; 由于采用了键合方法, 其暗电流可以下降至10-12 A。基本满足近红外通信波段弱光探测的高速、低暗电流、探测能力强等要求。
半导体探测器 雪崩光电二极管 锗硅 电场控制 semiconductor detectors avalanche photodiodes Ge/Si electric field control
1 闽南理工学院光电与机电工程学院, 福建 石狮 362700
2 厦门大学物理系, 福建 厦门 361005
金属纳米材料因其特有的局域表面等离激元共振(LSPR)特性而广泛应用于半导体材料发光、太阳能电池、表面增强拉曼散射探测、光电化学等领域。Ag由于其在特定波段极低的吸收损耗而被视为优秀的LSPR候选材料。以Ag纳米结构作为研究对象,利用时域有限差分法(FDTD)对圆柱形Ag纳米结构的近场局域增强和远场散射特性进行了系统的模拟与分析。结果表明Ag纳米结构的尺寸、间距及衬底折射率均会对LSPR 效果产生显著影响,可以通过改变结构参数来调控Ag纳米结构的LSPR特性。
物理光学 局域表面等离激元共振 时域有限差分法 Ag纳米结构 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 122601
厦门大学 物理科学与技术学院, 福建 厦门 361001
在薄膜晶体管液晶显示器线路检测中, 常通过对线路中的导电薄膜粒子的计数和定位实现其导电性的自动检测。为了解决窄边框线路中粒子密度增大带来的粒子重叠问题, 提出一种采用微分干涉成像和掩模法结合k均值聚类的算法, 在分离出粒子的亮、暗部后, 结合图像熵值和粒子的凸性准确分割出粒子。讨论了聚类簇选值的影响, 通过不同粒子密度、不同粒子尺寸的样本检验本文算法, 并与以往的梯度结合灰度的方法进行对比。结果表明: 本文算法在粒子密度较小的区域能达到92.6%的识别率, 在粒子密度较大的区域也能达到86%的识别率, 分别比梯度加灰度的方法提高了9.9%和42.7%。解决了粒子重叠的问题, 并且对光场和成像效果有更好的鲁棒性。
异向导电胶膜 粒子重叠 k均值 图像熵 凸性 anisotropic conductive film particle overlap k-means image entropy convexity
厦门大学 物理系 半导体光子学研究中心, 福建 厦门 361005
采用锗(Ge)浓缩技术对绝缘层上锗硅(SGOI)材料进行循环氧化、退火, 制备出19nm厚的绝缘层上锗(GOI)材料。然后对该GOI材料在400℃下进行O3氧化, 以进一步减薄GOI的厚度。采用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线反射(XRR)和原子力显微镜(AFM)等对样品形貌和结构进行表征。测试结果显示, O3氧化减薄后的GOI晶体质量得到提高, 且表面更加平整(厚度减薄2.5nm, 粗糙度RMS降低0.26nm)。通过循环的O3氧化减薄, 可获得高质量的超薄(小于10nm)GOI材料, 用于制备超薄高迁移率沟道Ge MOSFET。
锗浓缩 超薄GOI O3氧化 减薄 粗糙度 Ge condensation ultra-thin GOI O3 oxidation thinning roughness
1 三安光电股份有限公司, 福建 厦门361009
2 华侨大学 工学院, 福建 泉州362021
3 厦门大学物理系 半导体光子学研究中心, 福建 厦门361005
对InGaN/GaN多量子阱蓝光和绿光LED进行了室温20, 40, 60 mA加速电流下的电应力老化研究, 发现蓝光与绿光样品经过60 mA电流老化424 h后, 其电学性能表现出一定的共性与差异性: 在小测量电流下, 绿光样品的光衰减幅度较蓝光样品大~9%; 而在较大测量电流 (20 mA)下, 两者的光衰减幅度基本相同 (18%)。同时, 蓝绿光样品的正向电学性能随老化时间的变化幅度基本一致, 反映出它们具有相似的退化机制, 绿光样品老化后增多的缺陷大部分体现为简单的漏电行为, 而并非贡献于非辐射复合中心。在此基础上对GaN基外延结构进行了优化, 优化后的LED长期老化的光衰减幅度较参考样品降低了3%。
氮化镓 光衰减 电应力 退化机理 GaN optical degradation electrical stresses degradation mechanism
厦门大学 物理系 半导体光子学研究中心， 福建 厦门 361005
理论和实验研究表明，在一定的应变和掺杂浓度下，Si基外延Ge薄膜能实现1.55μm光通信波段的直接带隙发光。讨论了Si基外延Ge材料的生长技术及其能带结构，结合本小组近年来在该领域所取得的成果，介绍了国内外各研究机构对Ge薄膜发光材料和器件的研究进展，展望了未来的发展趋势。
Si基外延Ge 应变 掺杂 光致发光 电致发光 Ge epitaxy strain doping photoluminescence light emitters
研究Si/Si键合的电学性质对于界面研究和微电子器件的制备有着重要意义.分析了亲水处理方法键合的不同Si/Si键合结构的I-V特性,然后用SOS模型对n-Si/n-Si的C-V特性做了计算机辅助模拟,并和实际C-V曲线比较得出了平带电压VFB和界面态密度Din,这些结果对于键合的界面性质的了解和研究都是有意义的.
半导体物理 键合 半导体/氧化层/半导体模型(SOS) 界面态 semiconductor physics bonding Si/SiO2/Si model （SOS） interface states
吉林大学电子工程系 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 长春130023
针对较常用的InGaAs(P)分别限制应变单量子阱激光器, 给出了为得到最大净增益的优化设计参数。对于激射波长为1.55 μm的无应变激光器, 最佳的光限制层波长为1.24 μm, 厚度为100 nm。当阱材料引入压缩应变后.由于价带的有效状态密度减小, 量子阱激光器的微分增益变大, 阱深的增大对增大线性增益的效果更加明显.所以最佳光限制层的波长将变短, 为1.20 μm。
量子阱 分别限制 光限制层 净增益
