Si基多層Ge量子點(diǎn)近紅外光電探測(cè)器研制.pdf

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1、第28卷第5期傳感技術(shù)學(xué)報(bào)Vo1．28No．5CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2015年5月Mav2015StudyofSi-BasedMultilayerGeQuantumDotsNear．InfraredPhotodetectorWANGJianyuan，CHENSongyan，LICheng(DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering，XiamenUniversity，XiamenFujian361005，Chi

2、na)Abstract：ThestructureofmultilayerGequantumdots(QDs)waseptaxialgrownonSisubstratebyultra．highvacu．umchemicalvapordeposition(UHV／CVD)techniquefordetectorfabrication．TheintrinsicmultilayerGeQDswereactedasanabsorptionregion，whiletheN．Sisubstrateandtheinsit

3、ucappedP．Silayerwerechosenfortheforma—tionofohmiccontact．Thefabricatedphotodetectorhasalowdarkcurrentdensity(7．35x10A／emat一1V．a(chǎn)ndthewavelengthlimitiSextendedto1．31lxmcomparedwithSiphotodetector．Keywords：multilayerGeQDs；near—infraredphotodetector；UHV／CVDsy

4、stem；self-assembledgrowthEEACC：7230Cdoi：1O．3969／j．issn．1004-1699．2015．O5．009Si基多層Ge量子點(diǎn)近紅外光電探測(cè)器研制術(shù)汪建元，陳松巖，李成(廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院，福建廈門361005)摘要：采用超高真空化學(xué)氣相沉積(UHV／CVD)技術(shù)在si襯底上外延生長(zhǎng)了PIN結(jié)構(gòu)多層Ge量子點(diǎn)探測(cè)器材料。PIN探測(cè)器結(jié)構(gòu)由N型襯底，多層Ge量子點(diǎn)吸收區(qū)，和原位摻雜P型蓋層構(gòu)成，電極分別制作于N—Si和P—si上，以獲得好的歐姆接觸。制備

5、的si基Ge量子點(diǎn)光電探測(cè)器具有較低的暗電流密度(一1V偏壓下為7．35x10A／cm)，與si相比，探測(cè)波長(zhǎng)延伸到1．3l仙m波段。關(guān)鍵詞：多層Ge量子點(diǎn)；近紅外光電探測(cè)器；UHV／CVD系統(tǒng)；自組織生長(zhǎng)中圖分類號(hào)：TN364．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—1699(2015)05-0660-05由于si在室溫下禁帶寬度Eg為1．12eV，理論多層Ge量子點(diǎn)作為光吸收區(qū)，制備得到較低暗電響應(yīng)截止波長(zhǎng)為1．1txm，限制了其在光纖通信近紅流的多層Ce量子點(diǎn)近紅外光電探測(cè)器，其在光纖外波段的應(yīng)用。Ge

6、材料的直接禁帶寬度Eg=0．8通信波長(zhǎng)1．3lm也具有的入射光響應(yīng)。eV，對(duì)應(yīng)的截止波長(zhǎng)為1．55m，且與Si基CMOS工1探測(cè)器材料制備藝相兼容，因此研制硅基Ge光電探測(cè)器引起極大的關(guān)注，并已取得很大的進(jìn)展。然而，由于si、Ge在Si上獲得Ge量子點(diǎn)材料目前主要有兩種方材料之間存在4．2％的晶格失配，直接在Si晶片上法：采用分子束外延(MBE)或化學(xué)氣相沉積(CVD)，生長(zhǎng)Ge薄膜會(huì)產(chǎn)生較高密度的失配位錯(cuò)。國(guó)內(nèi)外在si上進(jìn)行自組織生長(zhǎng)J。近年來(lái)也出現(xiàn)了圖像化許多科研小組正在研究如何有效降低其位錯(cuò)密誘導(dǎo)G

7、e量子點(diǎn)有序可控生長(zhǎng)方法J，但其工藝較為度l，但目前si基Ge探測(cè)器的暗電流仍然較大，制復(fù)雜，且僅第1層量子點(diǎn)生長(zhǎng)可控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多層可約了其靈敏度的提高及實(shí)用化。在si襯底上以控。本論文采用超高真空化學(xué)氣相沉積(UHV／CVD)Stranski．Krastanov(s．K)模式生長(zhǎng)自組裝Ge量子點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行材料制備。選用4英寸N型si(100)襯底，(島)J，因其通過(guò)成島釋放應(yīng)力，使得Ge量子點(diǎn)電阻率在0．002Q·em～0．006Q·am左右。標(biāo)準(zhǔn)清洗的位錯(cuò)密度降低，甚至無(wú)位錯(cuò)，且結(jié)構(gòu)上的三維限制后的Si

8、襯底經(jīng)過(guò)高溫脫氧后進(jìn)行自組織外延Ge量特性，在光學(xué)和電學(xué)上表現(xiàn)出特有的性質(zhì)，拓寬子點(diǎn)，單層二維生長(zhǎng)后三維生長(zhǎng)(Stranski—Krastanov)了Si基探測(cè)器在光學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。本論文利用即層狀加島狀生長(zhǎng)模式。Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)形貌主要項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃(2012CB933503)收稿日期：2014-12—31修改日期：2015—03—04第5期汪建元，陳松巖等：si基多層Ge量子點(diǎn)近紅外光電探測(cè)器研制663驟。