锗纳米晶体-金属氧化物半导体光电探测器的尺寸依赖性光响应

摘要： 本文报道了高速锗纳米晶（nc-Ge）光电探测器的尺寸依赖性光响应特性与低频噪声行为。通过将共溅射制备的Ge-SiO2薄膜在800-900℃退火，合成了不同尺寸的SiO2基nc-Ge。研究发现探测器光响应随nc-Ge尺寸增大而增强，900℃退火样品展现出最大响应度（3.5 A/W）与快速响应特性。测量表明，900℃制备的nc-Ge光电探测器具有最低噪声等效功率（NEP）和最高探测率（D*），其电流涨落低频噪声谱功率密度（SI）最优。这种尺寸可调响应度源于光吸收差异、电场驱动载流子分离及氧化物势垒隧穿效应。瞬态光响应测试显示900℃样品最佳上升时间为6.2微秒。结果表明，nc-Ge在制造工艺与热预算方面完全兼容硅技术，是高性能集成光电器件的理想候选材料。