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高速锗光电探测器的可靠性表征与建模

DOI：10.1109/tdmr.2019.2945996 期刊：IEEE Transactions on Device and Materials Reliability 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 理解硅光子高速光电探测器性能退化的起源及诱发协议，是评估这些器件可靠性的关键问题。通过先进表征技术发现，在10^6秒电压应力作用下，二极管的暗电流、光电流和截止频率均可能发生退化，最终导致器件性能显著漂移甚至失效?；诘缪Ч鄄馓匦酝嘶慕馐捅砻鳎喊档缌饔胂煊Χ鹊耐嘶肥悼赏üヒ辉亓髯邮倜ゼ跄Ｐ屠疵枋?，该现象归因于表面复合速率的意外增加；而光电流的变化则超出该模型预期。通过提取应力前后暗电流的激活能，实验结果得到了验证。对退化机理的深入物理认知有望缩短硅光子器件的测试流程。
作者： F. Sy，Q. Rafhay，J. Poette，G. Grosa，G. Beylier，P. Grosse，D. Roy，J.-E. Broquin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

理解硅光子高速光电探测器性能退化的起源及诱导协议，是评估这些器件可靠性的关键问题。

研究成果

这项工作首先表明，锗光电探测器的一些关键性能指标（如暗电流和光电流）在应力实验过程中可能会严重退化，最终可能导致器件失效。研究提出了一个暗电流和光电流模型，该模型只需降低载流子寿命τ即可复现静态特性及应力实验中观察到的退化现象。通过提取暗电流的热激活能验证了模型结果，并显示暗电流中SRH漂移分量的贡献有所增加。这些退化现象可能源于锗与硅、锗与二氧化硅界面处表面复合率的上升。

研究不足

在104秒之前观察到的多个器件暗电流的暂时性增加，方程(6)模型无法解释，因为该τ函数仅描述应力诱导的退化，而不涉及器件运行最初一小时内的变化。104秒前的变化趋势、范围和幅度似乎与104秒后的稳态退化不同。因此，这一现象可能与104秒后观察到的退化具有不同成因，可能是器件运行最初数小时内界面短期重组所致。

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