GeSn-PIN光电探测器研究

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GeSn PIN光电探测器研究
半导体GeSn材料由于其独特的材料特性引起广泛的研究,例如可通过调节Sn组分改变能带结构而显示出直接带隙的能力,高的电子和空穴迁移率,并且与传统Si工艺相兼容,这使得其成为制备与Si工艺兼容的光电子器件和高速CMOS集成电路的理想材料。对于GeSn光电探测器,可通过调节有源吸收层中Sn组分以扩展探测器响应谱的截断波长进入中红外波段,来实现吸收波长可调的GeSn光电探测器,探测范围包含近中红外所有波段。
本文基于第一性原理,建立GeSn材料原胞。并基于GeSn原胞得到不同Sn组分下的GeSn材料能带结构修正模型。
通过分析材料能带值、掺杂浓度等材料参数和不同工作温度,得到GeSn光电探测器参数随其变化的变化规律。并在此基础上设计了一种GeSn光电探测器结构,并对其进行仿真,仿真结果表明该结构具有高的量子效率、高的响应度、低的暗电流。
论文主要研究成果如下:1、GeSn合金能带结构与光电特性基于第一性原理,创建不同Sn组分GeSn材料原胞。基于密度泛函理论平面波法计算不同Sn组分下GeSn二元材料能带结构,并根据GeSn合金的能带变化趋势对计算结果进行修正。 ...

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关键词：GES PIN 探测器 电子器件 CMOs