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1、《半导体光电》2004年第25卷第1期莫才平等:InGaAs四象限探测器光电器件InGaAs四象限探测器莫才平,高新江,王 兵(重庆光电技术研究所,重庆400060)摘 要:采用InP/InGaAs/InP双异质结结构研制了对人眼安全的1.54～1.57μmInGaAs四象限探测器。对器件结构设计和材料选择进行了讨论。在对响应时间、象限串扰、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数。实验结果表明,器件响应度达到0.90A/W,响应时间为2ns,暗电流低于5nA,象限串扰达到1%(象限间隔20μm),象限均匀性为4%。关
2、键词:InGaAs四象限探测器;串扰;异质结中图分类号:TN364.2文献标识码:A文章编号:1001-5868(2004)01-0019-03InGaAsFour2quadrantPhoto2detectorMOCai2ping,GAOXin2jiang,WANGBing(ChongqingOptoelectronicsResearchInstitute,Chongqing400060,CHN)Abstract:Theeye2safe1.54～1.57μmInGaAsfour2quadrantphoto2detectorwithdoubl
3、ehetero2junctionInP/InGaAs/InPisdiscussed.Thedesignofthedeviceconfigurationandtheselectionofthematerialaredescribed.Onthebasisofsystematicalanalysisandcalculationofthephoto2detector’simportantcharacteristics,suchastheresponsetime,thecross2talk,thedarkcurrent,theresponsivit
4、y,theoptimumstructureandthetechnologyparametersaregiven.Theresponsivityofthedeviceismorethan0.90A/W,withtheresponsetimeof～2ns,thedarkcurrentoflessthan5nA,thecross2talkof1%(atthequadrantintervalof20μm),andtheuniformityof4%.Keywords:InGaAsfour2quadrantphoto2detector;cross2ta
5、lk;hetero2junction1 引言和碳化物等监控所需象限探测器的发展趋势。[3]N.Emeis等于1991年研制出了InGaAs/InP激光导引头、激光经纬仪等光电跟踪、定位和准四象限探测器,其光敏面直径为30μm,象限间隔为[1]直仪器中常用四象限探测器作为光电传感器。目60μm,沟道利用CH4/H2干腐蚀刻出,背照外量子效前,军事和民用装备中大都采用1.06μm的Si四象率为70%。由于该器件对外延材料和制作工艺有限探测器,由于1.06μm波长的激光经人眼聚焦进较高的要求,国内目前还未见到相关研制报道。我入视网膜,在很短的距离
6、内若不加防护观察,将会使们制作出的器件响应度高,象限串扰小,响应时间人眼永久致盲。而InGaAs四象限探测器在1.54～短,能较好地满足实际需要。1.57μm波长范围有较高的响应,该波长激光在进入人眼视网膜以前将被人眼的液体部位吸收和耗散2 管芯结构及外延材料设计[2]掉,对人眼最安全,且处于1.5～1.8μm的大气传我们研制的是大面积阵列探测器采用如图1所输窗口,对烟雾的穿透能力强。因此,开发InGaAs示设计方案。四象限探测器已成为激光制导、激光瞄准、探索、跟为了使器件有较高的响应度,以及考虑到与现踪等装备的迫切需求,也是民用大气检测、
7、土壤水分有的平面工艺兼容且保证器件的可靠性,器件采用收稿日期:2003-08-10.正照平面型结构。其中,p区利用闭管Zn扩散进行·19·©1995-2007TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICSVol.25No.1Feb.2004高掺杂,光敏面直径设计为1mm;相邻象限之间的μm)。为了提高器件的响应度,耗尽区必须足够宽,间隔为20μm。以保证量子效率η较高。综合考虑器件的响应时选用InP/InGaAs/InP双异质
8、结外延材料,用间,设计吸收层厚度w为4.0μm。MOCVD技术在InP衬底上依次淀积In0.53Ga0.47As另外,在窄带隙的In0.53Ga0.47As上生长宽带隙(Eg=0
