研究目的
实现近红外（NIR）和短波红外（SWIR）波段非制冷探测器中，采用小间距锗光电二极管达到极低暗电流密度与高响应度。
研究成果
研究表明，硅衬底上的厚锗层可作为P-i-N光电二极管的活性层，在1200-1700纳米波长范围内实现适用于红外探测器的低暗电流密度与高响应度值。锗外延层的拉应变使其能检测波长长达1700纳米的光线。未来优化方案可包括采用抗反射涂层和背面照明以进一步提升性能。
研究不足
该研究聚焦于直径仅10微米的小型光电二极管，这可能限制研究结果对更大尺寸器件的适用性。此外，金属电极和二氧化硅钝化层导致的高反射系数仍有进一步优化的空间。
1：实验设计与方法选择：
本研究涉及在硅衬底上外延生长锗的垂直P-i-N光电二极管制备与表征。锗外延层针对P型和N型区域设计了特定掺杂浓度。
2：样品选择与数据来源：
样品为直径200毫米、<100>晶向的p型晶圆，其锗薄膜通过三步法生长而成。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Epi Centura低压化学气相沉积(RPCVD)系统、M-2000DI光谱椭偏仪、Empyrean X射线衍射/反射仪及Renishaw InVia显微镜。材料包含GeH4、B2H6和用于掺杂的磷离子。
4：B2H6和用于掺杂的磷离子。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：锗薄膜经三步法生长后，通过磷离子注入与退火工艺定义N+区，随后进行电学与光学特性测试。
5：数据分析方法：
采用光谱椭偏仪、X射线衍射、拉曼光谱及电学表征技术，评估锗外延层特性与光电二极管性能。
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获取完整内容-
Epi Centura
5200 RP-CVD
Applied Materials
Used for the deposition of Germanium films on Silicon substrates.
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M-2000DI spectroscopic ellipsometer
J.A. Woollam Company
Used to extract the real and imaginary parts of the refractive index of the Germanium epilayer.
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Empyrean x-ray diffractometer/re?ectometer
PANalytical
Used to determine the strain in the fabricated Germanium epilayer on silicon substrate.
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Renishaw InVia microscope
Renishaw
Used for Raman spectroscopy to confirm the strain value in the Germanium epilayer.
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HP4156A semiconductor device parameter analyzer
HP
Used for electrical characterizations of the photodiodes.
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TUNICS T100S-HP tunable laser
Yenista OPTICS
Used for photocurrent measurements in the NIR-SWIR wavelength range.
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