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采用Al/TaN叠层电极提高Si基Ge PIN光电探测器的性能

吴政 王尘 严光明 刘冠洲 李成 黄巍 赖虹凯 陈松岩

采用Al/TaN叠层电极提高Si基Ge PIN光电探测器的性能

吴政, 王尘, 严光明, 刘冠洲, 李成, 黄巍, 赖虹凯, 陈松岩
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  • 金属与Ge材料接触由于存在强烈的费米钉扎效应, 导致金属电极与n型Ge接触引入较大的接触电阻, 限制了Si基Ge探测器响应带宽. 本文报道了在SOI衬底上外延Ge单晶薄膜并制备了不同台面尺度的Ge PIN光电探测器. 对比了电极分别为金属Al和Al/TaN叠层的具有相同器件结构的SOI基Ge PIN光电探测器的暗电流、响应度以及响应带宽等参数. 发现在Al与Ge之间增加一薄层TaN可有效减小n型Ge的接触电阻, 将台面直径为24 μ的探测器在1.55 μ的波 长和-1 V偏压下的3 dB响应带宽提高了4倍. 同时, 器件暗电流减小一个数量级, 而响应度提高了2倍. 结果表明, 采用TaN薄层制作金属与Ge接触电极, 可有效钝化金属与Ge界面, 减轻费米钉扎效应, 降低金属与n-Ge接触的势垒高度, 因而减小接触电阻和界面复合电流, 提高探测器的光电性能.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB933503);国家自然科学基金(批准号: 61036003, 61176092);中央高校基本科研业务费(批准号: 2010121056)和教育部博士项目基金(批准号: 20110121110025)资助的课题.
    [1]

    Michel J, Liu J F, Kimerling L C 2010 Nature Photonics 4 527

    [2]

    Dimoulas A, Tsipas P, Sotiropoulos A, Evangelou E K 2006 Appl. Phys. Lett. 89 252110

    [3]

    Chao Y L, Woo J C S 2010 IEEE Trans. Electron. Devices 57 665

    [4]

    Zhou Y, Ogawa M, Han X H, Wang K L 2008 Appl. Phys. Lett. 93 202105

    [5]

    Kobayashi M, Kinoshita A, Saraswat K, Wong H S P, Nishi Y 2008 Dig. Tech. Pap.-Symp. VLSI. Technol. 54

    [6]

    Nishimura T, Kita K, Toriumi A 2008 Appl. Phys. Express 1 051406

    [7]

    Jason Lin J Y, Roy A M, Nainani A, Sun Y, Saraswat K C 2011 Appl. Phys. Lett. 98 092113

    [8]

    Roy A M, Jason Lin J Y, Saraswat K C 2010 IEEE Electron Device Lett. 31 10

    [9]

    Iyota M, Yamamoto K, Wang D, Yang H G, Nakashima H 2011 Appl. Phys. Lett. 98 192108

    [10]

    Wu Z, Huang W, Li C, Lai H K, Chen S Y 2012 IEEE Trans. Electron. Devices 59 1328

    [11]

    Schroder D K 2008 Semiconductor Material and Device Characterization (1st Ed.) (Dalian: Dalian University of Technology press) p108 (in Chinese) [施罗德 2008 半导体材料与器件表征技术(第一版) (大连: 大连理工大学出版社) 第108页]

    [12]

    Giovane L M, Luan H C, Agarwal A M, Kimerling L C 2001 Appl. Phys. Lett. 78 541

  • [1]

    Michel J, Liu J F, Kimerling L C 2010 Nature Photonics 4 527

    [2]

    Dimoulas A, Tsipas P, Sotiropoulos A, Evangelou E K 2006 Appl. Phys. Lett. 89 252110

    [3]

    Chao Y L, Woo J C S 2010 IEEE Trans. Electron. Devices 57 665

    [4]

    Zhou Y, Ogawa M, Han X H, Wang K L 2008 Appl. Phys. Lett. 93 202105

    [5]

    Kobayashi M, Kinoshita A, Saraswat K, Wong H S P, Nishi Y 2008 Dig. Tech. Pap.-Symp. VLSI. Technol. 54

    [6]

    Nishimura T, Kita K, Toriumi A 2008 Appl. Phys. Express 1 051406

    [7]

    Jason Lin J Y, Roy A M, Nainani A, Sun Y, Saraswat K C 2011 Appl. Phys. Lett. 98 092113

    [8]

    Roy A M, Jason Lin J Y, Saraswat K C 2010 IEEE Electron Device Lett. 31 10

    [9]

    Iyota M, Yamamoto K, Wang D, Yang H G, Nakashima H 2011 Appl. Phys. Lett. 98 192108

    [10]

    Wu Z, Huang W, Li C, Lai H K, Chen S Y 2012 IEEE Trans. Electron. Devices 59 1328

    [11]

    Schroder D K 2008 Semiconductor Material and Device Characterization (1st Ed.) (Dalian: Dalian University of Technology press) p108 (in Chinese) [施罗德 2008 半导体材料与器件表征技术(第一版) (大连: 大连理工大学出版社) 第108页]

    [12]

    Giovane L M, Luan H C, Agarwal A M, Kimerling L C 2001 Appl. Phys. Lett. 78 541

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-02
  • 修回日期:  2012-06-19
  • 刊出日期:  2012-09-05

采用Al/TaN叠层电极提高Si基Ge PIN光电探测器的性能

  • 1. 厦门大学物理系半导体光子学研究中心, 厦门 361005
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB933503)

    国家自然科学基金(批准号: 61036003, 61176092)

    中央高校基本科研业务费(批准号: 2010121056)和教育部博士项目基金(批准号: 20110121110025)资助的课题.

摘要: 金属与Ge材料接触由于存在强烈的费米钉扎效应, 导致金属电极与n型Ge接触引入较大的接触电阻, 限制了Si基Ge探测器响应带宽. 本文报道了在SOI衬底上外延Ge单晶薄膜并制备了不同台面尺度的Ge PIN光电探测器. 对比了电极分别为金属Al和Al/TaN叠层的具有相同器件结构的SOI基Ge PIN光电探测器的暗电流、响应度以及响应带宽等参数. 发现在Al与Ge之间增加一薄层TaN可有效减小n型Ge的接触电阻, 将台面直径为24 μ的探测器在1.55 μ的波 长和-1 V偏压下的3 dB响应带宽提高了4倍. 同时, 器件暗电流减小一个数量级, 而响应度提高了2倍. 结果表明, 采用TaN薄层制作金属与Ge接触电极, 可有效钝化金属与Ge界面, 减轻费米钉扎效应, 降低金属与n-Ge接触的势垒高度, 因而减小接触电阻和界面复合电流, 提高探测器的光电性能.

English Abstract

参考文献 (12)

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