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1、《半导体光电》2006年4月第27卷第2期殷景志等:俄歇复合对同质结InGaAs探测器探测率的影响光电器件俄歇复合对同质结InGaAs探测器探测率的影响11111殷景志,时宝,李龙海,王一丁,杜国同,2222缪国庆,宋航,蒋红,金亿鑫(1.吉林大学电子科学与工程学院,吉林长春130023;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033)摘要:通过对InGaAs材料的俄歇(Auger)复合机制的理论分析,给出了少子寿命与材料组分、温度和载流子浓度的关系,从而得到材料参数等对InGaAs探测器的探测率影响的结果,优化材料参数和器件
2、结构可抑制Auger复合机制,提高InGaAs探测器的探测率。关键词:InGaAs探测器;探测率;Auger复合中图分类号:TN929.11文献标识码:A文章编号:1001-5868(2006)02-0123-05EffectofAugerRecombinationonDetectivityofHomojunctionInGaAsDetector11111YINJing-zhi,SHIBao,LILong-hai,WANGYi-ding,DUGuo-tong,2222MIAOGuo-qing,SONGHang,JIANGHong,JINYi-x
3、in(1.CollegeofElectronicScienceandEngineering,JilinUniversity,Changchun130023,CHN;2.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,CHN)Abstract:BytheoreticalanalysisonInGaAsmaterial,lifetimecausedbyAugerrecombinationmechanismiscal
4、culateddependingonthecomposition,temperatureandcarrierconcentration.ThecalculatedresultsshowthattheAugerrecombinationmechanismissuppressedbyoptimizingthematerialparametersandtechnologiccondition,sothathighdetectivitycouldbeobtainedforInGaAsdetector.Keywords:InGaAsdetector;de
5、tectivity;Augerrecombirnationmechanism1引言唯一剩余的噪声机制是来自pn结区中的扩散电流产生的Auger机制。通过对InGaAs材料的Auger表征InGaAs光探测器性能的一个重要参数是复合机制的理论分析,给出了少子寿命与材料组分、*探测器的探测率D,它能反映探测器的几个性能温度和载流子浓度的关系,从而得到材料参数等对参数,如等效噪声功率(NEP)、量子效率η和响应率InGaAs探测器探测率影响的结果,优化材料参数可R。它们都受噪声的限制,为了提高探测器的性能,*抑制Auger复合机制,有利于获得高D的I
6、nGaAs必须要降低探测器的内部各种噪声。在窄带隙半导光探测器。体材料中,俄歇(Auger)机制是最基本也是最重要的噪声机制。如果材料的吸收系数足够大,当采用2材料结构和理论分析高质量的初始材料及良好的器件加工工艺,可以很所考虑的InGaAs探测器的材料结构是同质np好地抑制辐射复合噪声、产生复合噪声和隧道噪声,型InGaAs材料,衬底为InP,结构如图1。收稿日期:2005-07-28.[4]探测率的最基本表达式为基金项目:中国博士后科学基金资助项目(2004035568);国家重点基金资助项目(50132020);国家自然科学基金资助项D*
7、=ληqR0A(1)hc4kT目(50372067,60477012).式中:R0A为零偏压下电阻与探测器光学面积的乘123SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICSVol.27No.2Apr.2006积,k为玻耳兹曼常数,T为温度,λ为入射光波长,η是最重要的噪声机制。它是半导体中导带与重、轻为量子效率,q为电荷,c为光速。空穴带之间无辐射的传递过程,是一个三粒子过程,[5]共有10种方式,其中A-1和A-7是Auger复合机制的两个基本形式。在直接带隙窄禁带的半导体材料中,当自旋-轨道劈裂Δ接近材料带隙时,自旋-轨道带比轻空穴
8、带更为重要,这时应将这一形式考[6,7]虑到Auger复合过程中,称为A-S。由A-1、A-7和A-S的复合方式知,A-1是n型材料的主要图1pn结I
