高速InGaAs_InP光电探测器的设计与制备

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1、分类号：TN364+.2密级：公开UDC：620编号：201431804003河北工业大学硕士学位论文高速InGaAs/InP光电探测器的设计与制备论文作者：王梦雪学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：材料工程指导教师：陈贵锋职称：副教授陆书龙研究员资助基金项目：江苏省重点研发项目（BE2016085）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsEngineeringDESIGNANDFABRICATEONHIGHSPEED

2、INGAAS/INPPHOTODETECTORbyWangMengxueSupervisor:Ass.Prof.ChenGuifengProf.LuShulongMay2017ThisworkissupportedbytheKeyR&DProgramofJiangsuProvince.No.BE2016085.摘要高速光电探测器是光纤通信系统中的关键器件，在整个光纤通信产业的发展中扮演着重要角色。In0.53Ga0.47As材料的禁带宽度为0.75eV，晶格可与InP完美匹配，是制作光纤通信1.31μm和1.55μm两个重要窗口的光电探测器材料。

3、本论文围绕适用于1.0~1.6μm光通信波段的In0.53Ga0.47As高速光电探测器展开。主要研究InP基光电探测器的结构设计和制作工艺，并对其性能进行研究和分析。主要内容如下：（1）Zn扩散工艺的优化。本文提出了一种半开管扩散的方法。扩散装置是由快速退火炉、计算机系统、冷水系统、通气系统和真空系统组成。在530oC,580oC和650oC条件下的扩散过程中，Zn3P2颗粒既能充当Zn源又能抑制InP层中P的丢失。该Zn扩散方法具有操作简单，升温降温速度快和大面积扩散的优点。通过利用低温光致发光测试Zn掺杂InP的发光特性，得到了Zn在InP

4、的掺杂规律。基于半开管Zn扩散方法，获得最佳扩散条件，改善了平面型InGaAs/InPPIN光电探测器的性能。（2）InGaAs欧姆接触特性的研究。通过对InGaAs欧姆接触的制备和与Ti/Pt/Au=75/75/250nm金属体系的接触特性的研究，p-InGaAs样品在460oC，120s退火条件下形成良好的欧姆接触，当掺杂浓度为9.79×1018cm-3时，接触电阻率为4.323×10-5Ω·cm2。n-InGaAs样品在掺杂浓度为2.00×1019cm-3时，经450oC和120s退火处理，得到6.980×10-8Ω·cm2的接触电阻率。（

5、3）InGaAs/InPPIN和UTC光电探测器的研制。从优化光电探测器的性能出发，提出了InGaAs/InPPIN和UTC光电探测器的结构。基于清洗、光刻、剥离、电极制备以及刻蚀等工艺，制备了InGaAs/InPPIN和UTC光电探测器芯片。（4）InGaAs/InPPIN和UTC光电探测器的主要性能参数的测试。利用相应的测试设备对探测器的性能参数进行测量，并分析性能结果。制备的InGaAs/InPPIN和UTC光电探测器的3-dB带宽分别为11.64GHz和17.50GHz。关键词：In0.53Ga0.47As光电探测器Zn扩散工艺3-dB带

6、宽IABSTRACTPhotodetector(PD)isacriticalcomponentforopticallycontrolledopticalfibercommunicationsystem.ThebandgapenergyofIn0.53Ga0.47Asmaterialis0.75eV,whichisappropriatetoPDfor1.31and1.55μmwindowofopticalfibercommunication.Thisdissertationworkisfocusedonthedevelopmentofhighspe

7、edIn0.53Ga0.47Asphotodetectorsforopticalcommunicationapplicationsintherangeof1.0~1.6μm.Inthisthesis,westudiedthestructuredesignanddeviceprocessofInGaAsPD,andthenthepropertieswerestudiedandanalyzed.Themaincontentswereconcludedasfollows:(1)Theoptimizationofzincdiffusionprocess.

8、Inthiswork,asemi-closedchamberwasformedbyamodifieddiffusiondevice,wh