半导体光电探测器的新进展

《半导体光电探测器的新进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、半导体光电探测器的新进展摘要半导体光电探测是半导体光电子学的重要部分，半导体光电探测器在光纤通信，红外遥感等领域有广泛的应用。本文介绍了几种最新的半导体光电探测器结构，旨在探讨国内外当前半导体光电探测器的研究现状及发展趋势。关键词：光电探测器，位敏探测器，红外探测器AbstractSemiconductorphotoelectricdetectionisanimportantpartofthesemiconductoroptoelectronics,semiconductorphotodetectorarewidelyusedi

2、nthefieldofopticalfibercommunications,infraredremotesensing.Thisarticledescribesseveralnewsemiconductorphotodetectorstructure,aimstoexplorethecurrentstatusanddevelopmenttrendsofthesemiconductorphotodetector.Keywords:Photodetector,Positionsensitivedetector,Infrareddet

3、ectors一、引言半导体光电探测器是利用半导体材料的光电效应来接收和探测光信号的器件，它通过吸收光子产生电子-空穴对，从而在外电路产生与入射光强度成正比的光电流以方便测量入射光。半导体光电探测器由于体积小，重量轻，响应速度快，灵敏度高，易于与其他半导体器件集成，是光源的最理想探测器，可广泛用于光通信、信号处理、传感系统和测量系统。随着现代科学技术的发展，特别是光电子技术的发展，现代武器装备的精度和性能有了很大的提高，使现代战争具备了新的特点。半导体光电探测器是军用光电子设备和系统的关键器件，已广泛用于军事领域。军用光电子设备是

4、指利用半导体光电探测器探测、变换、传输、存储、处理光和辐射的各种军事装置，半导体光电探测器技术在军事上的应用，大大扩展了作战的时域、空域和频域，影响和改变了传统的作战方式和效率，并在许多方面提高了武器的威力、作战指挥、战场管理能力。半导体光电探测器器件在新型武器系统中起着不可替代的作用。目前，半导体光电探测器已有很大进展，这将大大提高军用光电子装备的性能和竞争力。在军事领域中，最为广泛应用的半导体光电探测器是光电探测器（PD）、位敏探测器（PSD)和红外探测器。二、光电探测器最新进展近年来光电探测器的研究引起人们的重视，在标准C

5、MOS工艺下的Si光电探测器的发展更是取得了瞩目的结果。2005是CMOS发表的量较大的时期，同时在这一阶段的光电探测器的发展也呈现逐年上升趋势，光电探测器的的应用范围也在逐步的扩大，为我们以后的研究开发奠定了一定的发展空间。在现在这个注重创新与节能的时代，光电探测器的有着不可替代的作用，在工业及军事等各个领域都有着广阔的发展前景。2.1硅基光电探测器本节介绍PIN光电探测器、N阱/P衬底光电探测器、P+/N阱/P衬底双光电探测器和空间调制探测器。其中，响应度高响应速度快的PIN光电探测器虽然是硅基光电探测器，但是由于其中加入了

6、本征层，不能与标准CMOS工艺兼容。1、PIN光电探测器 在光电探测器的P型区域和N型区域之间加入一层本征层就形成了PIN光电探测器，由于本征层的加入耗尽区的宽度大大提高，进而提高了PIN光电探测器的性能，下面介绍的PIN光电探测器的PN结是横向的，所以称为横向PIN光电探测器。制作横向PIN光电探测器的Si衬底是未掺杂的，所以衬底电阻率较Si衬底形成，由于本征衬底是未掺杂的，所以PIN电探测器具有比较宽的耗尽区，因而具有比较大的量子效率和较高的响应度。然而，在横向结构的PIN探测器中，电场强度由表面到内部迅速减小，也就是说探测

7、器的表面集中了大部分的电场强度。在低频下，横向PIN测器的响应度是比较高的，但只有在表面处生成的光生载流子才是快速载流子，可以工作在高速率下。而在衬底中产生的载流子因为通过扩散运动到达电极，从而很大程度上削弱了PIN 光电探测器的性能。此外，由于标CMOS工艺中的衬底材料通常为P型的，所以采用本征衬底的横向PIN光电探测器与标准的CMOS工艺不兼容。2、N阱/P衬底光电探测器N阱/P衬底结构的光电探测器是利用N阱与P衬底形成的PN结二极管来形成光生电流信号。在入射光照射下，该光电探测器的光生电流主要由P衬底扩散电流、N阱扩散电流

8、和PN结耗尽区漂移电流所构成。对于波长为850nm的入射光，硅衬底的吸收深度约为二十微米，这导致衬底扩散电流占据了总光生电流的较大比例，由于衬底深处的载流子扩散时间过长，因而阱扩散电流来说，由于在亚微米CMOS工艺中阱区域产生的光生载流子在到达耗尽区之前扩散距离