分析了阱宽、垒高和应变对量子阱材料TE模和TM模折射率的影响, 并剖析了其中的物理机理。研究表明: 对于量子限制效应带来的量子阱折射率偏振相关性, 阱宽越小或垒高越高, 折射率偏振相关性越大。压应变增大时, 折射率偏振相关性增大, 张应变可以克服量子限制效应带来的折射率偏振影响。对于不同阱宽和垒高的量子阱, 均存在合适的张应变量使折射率偏振相关性最小, 且阱宽越小或垒高越高所需的张应变量越大。根据以上分析, 提出量子阱材料折射率低偏振相关设计方法, 并据此设计出C波段(1530~1565nm)内折射率低偏振相关(小于0.03)的量子阱材料In0.49Ga0.51As/In0.77Ga0.23As0.5P0.5。研究结果有助于优化设计光网络中关键器件。
量子阱 折射率偏振相关 阱宽 垒高 应变 quantum well polarization dependence of refractive index well width barrier height strain
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
势垒高度 Φ 和理想因子 n 是混合肖特基/PIN (MPS) 二极管正向输运下的重要参数, 而软度因 子是 MPS 反向恢复能力的衡量指标之一。对 6H-SiC 基 MPS 二极管进行结构模拟仿真, 验证了双势垒的存在, 并研究了温度对正反向特性的影响。结果 表明: 正向偏压下, 温度升高, 势垒高度 1 下降, 势垒高度 2 增大, n1 和 n2 均随温度升高而下降。势垒 1 区域存在多重复合输运机制, 势垒 2 区域主要以热电子发射 输运为主。反向偏压下, 反向恢复峰值电压、峰值电流均随温度的升高而增大, 但软度因子逐渐趋近于 1。
光电子学 势垒高度 理想因子 软度因子 缺陷 optoelectronics 6H-SiC MPS 6H-SiC MPS barrier height ideal factor softness factor defect
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
苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
设计并制备了基于石墨烯/n型硅肖特基结的光电探测器，并从能带角度研究和分析了其I-V及C-V特性.结果表明，石墨烯/氮化硅/硅（金属-绝缘层-半导体）电容器对器件的I-V及C-V特性有较大影响.在808 nm近红外光的照射下，器件反向电流和正向电流大小接近，归因于氮化硅/硅界面堆积的光生空穴向石墨烯/硅肖特基结的扩散，器件光响应度为0.26 A/W.基于热发射模型从I-V暗电流曲线提取的肖特基势垒高度及理想因子分别为0.859 eV和2.3.利用肖特基二极管耗尽层电容公式从C-2-V曲线提取的势垒高度随着频率的增加而增加并趋于稳定在0.82 eV.由于界面态的影响，石墨烯/硅肖特基结耗尽层宽度随频率增加而增加，而硅施主原子的掺杂浓度及器件电容则随频率增加而减小.
石墨烯 光电探测器 能带分析 MIS电容器 肖特基势垒高度 界面态 Graphene Photodetector Energy band analysis MIS capacitor Schottky barrier height Surface states 光子学报
2019, 48(12): 1248004
1 总参谋部第六十研究所, 江苏 南京 210016
2 华南师范大学信息光电子科技学院, 广东 广州 510631
通过对Inx Ga1-x N掺杂不同组份的In来改变Inx Ga1-x N的禁带宽度,从 而改变量子阱势垒高度,并研究其与发光二极管光电性能、效率下降之间的关系。通过仿真模拟实验研究了不同量子阱势垒高度 与InGaN/GaN量子阱发光二极管的功率光谱密度、内量子效率、发光功率及复合率之间的关系。分析结果表明: 1) In含量与 发光二极管的光电性能并非成线性关系。2) 在电流密度较低时, In组份越小,光谱密度峰值越大,发光功率越大。3) 在电流 密度较大时, In组份越大,光谱密度峰值越大,发光功率越大。4) 光谱蓝移与电流密度大小紧密相关, 电流密度大的蓝移程度大,反之越小。因此,应根据不同的电流密 度来选择In组份的大小,从而提高发光效率。
光电子学 量子阱垒高 In含量 数值模拟 InGaN/GaN发光二极管 optoelectronics quantum well barrier height In concentration numerical simulation InGaN/ GaN light emitting diodes
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Frontiers of Optoelectronics
2013, 6(4): 429
1 天津大学 电信学院，天津300072
2 天津职业技术师范大学 电子学院，天津300222
采用射频磁控溅射法在n-Si(100)衬底上沉积Si1-xGex薄膜，俄歇电子谱(AES)测定Si1-xGex薄膜的Ge含量约为17%。对薄膜进行高温磷扩散掺杂，制得n-poly-Si0.83Ge0.17。在n-poly-Si0.83Ge0.17薄膜上溅射一层Co膜，制成Co/n-poly-Si0.83Ge0.17/n-Si肖特基结样品。在300～600 ℃范围内，对样品做快热退火。对不同退火温度下的样品做I-V-T测试。研究发现，测试温度升高，不同退火温度样品的肖特基势垒高度(SBH)的差别变小，500 ℃退火的样品，表观SBH最小。总体上，SBH随测试温度的升高而变大，理想因子的变化趋势则与之相反。基于SBH的不均匀分布建模，对实验结果给出了较为合理的解释。
变温I-V测试 肖特基结 快热退火 理想因子 肖特基势垒高度的不均匀性 variable temperature I-V testing Schottky junction rapid thermal annealing ideality factor inhomogeneity of Schottky barrier height
1 天津大学 电信学院， 天津300072
2 天津职业技术师范大学 电子工程学院， 天津300222
用离子束溅射技术分别在SiO2和单晶Si衬底上沉积了Si1-xGex和Co薄膜。在不同温度下，对Co/Si1-xGex肖特基结进行快速热退火处理(RTA)，对处理后的样品进行了表面形貌和电学测量。发现退火温度升高，样品表面粗糙度变大，理想因子也变大，但对肖特基势垒高度(SBH)的影响很小。分析认为，随着退火温度的升高，金属/半导体界面缺陷态密度的增加是造成理想因子变大的主要原因。界面态对费米能级的“钉扎”以及固相反应生成锗硅化钴与Co的功函数大致相同，是SBH基本不随温度变化的主要因素。
快热退火 肖特基结 肖特基势垒高度 电学特性 rapid thermal annealing Shottky junction Shottky barrier height electrical characteristics
中国科学院半导体研究所 集成光电子国家重点实验室，北京 100083
通过测量1.55 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电流随反向电压和光功率的变化关系，以及模拟能带结构、电场分布等特性，研究了量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性.分析了光电流的产生机制，测量了1.064 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应，模拟了具有不同势垒高度的量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应.从实验和模拟两方面证明了量子阱的势垒高度是影响量子阱共振腔增强型光电探测器高功率特性的最主要因素.
共振腔增强型光电探测器 高功率 复合 势垒高度 Resonant-cavity-enhanced photodetector High-power Recombination Barrier height
