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锗/锗锡/锗p-n-p红外异质结光电晶体管的综合分析与优化设计

DOI：10.1109/JEDS.2018.2884253 期刊：IEEE Journal of the Electron Devices Society 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 我们对实用的p-n-p型Ge/Ge1?xSnx/Ge异质结光电晶体管（HPT）进行了全面分析，旨在为高效红外探测进行设计优化。该设计采用窄带隙半导体Ge1?xSnx作为基区有源层，使光探测范围从近红外延伸至中红外，实现宽波段红外探测。我们计算了电流增益、信噪比（SNR）和光学响应度，并研究了它们对结构参数的依赖关系以优化所提出的Ge1?xSnx p-n-p HPT。结果表明：信噪比强烈依赖于工作频率，且在基区引入锡元素可提升高频段的信噪比；此外，电流增益高度依赖于Ge1?xSnx基区的锡含量，当锡含量为6%–9%时，可在红外波段获得最大光学响应度。这些结果为设计和优化高性能红外探测用实用化p-n-p型Ge1?xSnx HPT提供了重要指导。
作者： Ankit Kumar Pandey，Rikmantra Basu，Harshvardhan Kumar，Guo-En Chang
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研究概述 实验方案

研究目的

为设计和优化实用的p-n-p型Ge/Ge1?xSnx/Ge异质结光电晶体管（HPTs）以实现高效红外探测，将光电探测范围从近红外延伸至中红外。

研究成果

研究表明，优化的p-n-p型Ge1?xSnx异质结光电晶体管可实现高性能红外探测，其电流增益、信噪比和光学响应度强烈依赖于结构参数与锡含量。当锡含量为6%–9%时，光学响应度达到最大值，且引入锡元素可提升高频段的信噪比。这些发现为设计高效红外异质结光电晶体管提供了指导依据。

研究不足

该研究属于理论层面，实际实施可能面临材料质量、掺杂浓度限制及界面缺陷等挑战。异质结光电晶体管的性能还取决于锡成分与结构参数的精确控制。

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