摘要:石墨烯/硅异径光电探测器由于高表面状态和界面处的低屏障高度而遭受高黑暗电流,这限制了它们的应用。在这项研究中,我们通过磁控溅射引入了HFO X界面层以解决此问题。使用这种新结构,在偏置电压为-2 V的情况下,暗电流降低了六次。在460 nm的照明下,响应性为0.228a/w,检测率为1.15×10 11 cmHz 1/2 w -1,噪声等效的功率为8.75×10-5 pw/hz 1/2/2/2/2/2/hz 1/2/hz 1/2/hz 1/2/hz 1/2/2/hz 1/2/2/hz 1/2/hz 1/2/hz 1/2/hz 1/hz 1/2/2/2/hz 1/2/2/hz 1/2/2/hz 1/2/hz 1/2/2/2/hz 1/2/2/hz 1/2/hz 1/2/hz 1/2/2/hz 1/2/hz 1/2/hz 1/2/hz 1/2/hz。此外,HFO X界面层中的氧空位为电荷载体提供了导电通道,导致光电流增长2.03倍,外部量子效率为76.5%。光电探测器在低偏置电压下保持良好的光响应能力。这项工作展示了HFO X膜作为界面层材料的出色性能,并为高性能光电探测器提供了新的解决方案,以及提高太阳能电池光伏转换效率的新途径。
我们报告了在零偏压下工作的光电探测器的高速性能——零暗电流和零直流电功耗。光电流的产生是通过嵌入硅锗的硅微环谐振器中的声子辅助吸收实现的,在波长约 1180 和 1270 nm 处分别产生 0.35 和 0.043 A/W 的响应度。我们测量了 14 GHz 的 3 dB 带宽,这是迄今为止报告的零偏压环谐振光电探测器的最快带宽,比之前的工作提高了 7 倍。我们通过 TCAD 模拟探索了这种改进的来源,并得出结论:掺杂分布的优化通过限制光生载流子漂移到谐振器外周的影响,在低电场下显著缩短了有效载流子寿命。利用实验数据,我们还提取了自由载流子和声子辅助硅锗吸收系数,结果与文献数据吻合良好。还展示了在高达 150 ○ C 的温度下的高速运行。© 2021 作者。除非另有说明,否则所有文章内容均根据知识共享署名 (CC BY) 许可证获得许可 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。https://doi.org/10.1063/5.0047037
摘要:CMOS光二极管已在微系统应用中广泛报道。本文使用COMSOL多物理学对P – N结光电二极管的设计和数值模拟,用于三种CMOS技术(0.18 µm,0.35 µm,0.35 µm和0.7 µm)和三个不同的P – N交界结构:N+/P-Substrate,P-Substrate,P+/N-N-Well/n-Well/n-Well/well/p-Subsulate。对于这些模拟,根据不同的技术设定了深度连接和掺杂剂浓度。然后,每个phodiode均在分光光度法上进行了分光光度法的特征,响应性和量子效率。获得的数值结果表明,当需要可见的光谱范围时,0.18和0.35 µM CMOS技术是具有效率最高峰的最高峰的技术,与0.7 µM技术相比。此外,比较了三个最常见的P – N垂直连接光电二极管结构。N+/p-Substrate Juints Photodiode似乎是可见范围内具有最高量子效率的一种,与文献一致。可以得出结论,光电二极管的特征曲线和暗电流值与文献中的报告一致。因此,这种数值方法允许预测光电二极管的性能,帮助在其微加工之前为每个必需的应用程序选择最佳的结构设计。
图2 |横截面示意图,SEM图像和I-V特征的特征。a,示意图。B植入物用于在GE中创建P接触区域(最深的蓝色),P植入物用于在Si中创建N-Contact区域。SI中的其他B植入物形成GE以下的两个区域,一个作为电荷层(较轻的蓝色),一个作为筛选层(较深的蓝色)。Si中的其他P植入物形成了埋入的SIO 2上方的深N孔区域,以及N-Contact区域和深N-Well区域之间的N-链接区域。b,SEM图像。图像被捕获,对应于图中的黄色虚线包围的黄色区域2(a)。请注意,PT,即白色的共形层,在设备上沉积以避免使用SEM充电。c,d,光电流(实心曲线)和暗电流(虚线曲线)及其相应的增益,绘制为S1(蓝色)和S2(红色)的施加电压的函数。由参考PD的照片电流确定,图。2(c)和图中的统一增益点2(d)分别通过蓝色和红色点缀的圆圈标记和标记。
我们展示了与 InP 衬底几乎晶格匹配的低噪声随机合金 (RA) Al 0.85 Ga 0.15 AsSb(以下简称 AlGaAsSb)雪崩光电二极管 (APD)。与数字合金 (DA) 相比,RA 由于易于生长而易于制造。910 nm 厚的 RA AlGaAsSb 在 450 C 左右的低温下生长,通过抑制吸附原子的表面迁移率来减轻相分离。通过 X 射线衍射、Nomarski 和原子力显微镜图像验证了 RA AlGaAsSb 材料的高质量。电容-电压测量发现背景掺杂浓度为 6-7 10 14 cm 3,表明 RA AlGaAsSb 材料中的杂质密度非常低。电流-电压测量是在室温下黑暗条件和 455 nm 激光照射下进行的。击穿发生在 58 V 时。增益为 10 时,暗电流密度为 70 l A/cm 2 。该值比之前报道的 DA AlAs 0.56 Sb 0.44 APD [Yi 等人,Nat. Photonics 13, 683 (2019)] 低三个数量级,比 DA AlGaAsSb [Lee 等人,Appl. Phys. Lett. 118, 081106 (2021)] 低一个数量级,与 RA AlInAsSb APD [Kodati 等人,Appl. Phys. Lett. 118, 091101 (2021)] 相当。此外,测得的过量噪声显示 k(碰撞电离系数比)较低,为 0.01。这些噪声特性使 RA AlGaAsSb 倍增器适合商业应用,例如光通信和 LiDAR 系统。
近来,人们对开发工作在短波红外 (SWIR) 波长 [1] 的单光子探测器的兴趣日益浓厚,SWIR 波长定义为工作在约 1000 nm 的 Si 能带边缘之外的波长。光检测和测距 (LIDAR) [2]、透过遮蔽物成像 [3] 和量子通信 [1] 等众多量子技术应用都需要在这些波长下具有这样的单光子灵敏度。例如,由于太阳背景辐射较低且激光安全人眼阈值较高,可通过转移到 SWIR 来改进 LIDAR 应用。在量子通信中,1310 nm 和 1550 nm 的低损耗光纤波长要求任何单光子探测器都能在这些波长下进行探测。虽然超导纳米线探测器 [4] 和 InGaAS/InP SPAD [5] 是现成的单光子探测技术,但 Ge-on-Si SPAD 具有降低后脉冲和提高单光子探测效率的潜力。 [6] 本研究在 260 nm 绝缘体上硅 (SOI) 晶片上制造了 Ge-on-Si SPAD,采用独立吸收、电荷和倍增层几何结构 (SACM) 和横向 Si 倍增层,采用完全兼容 CMOS 的工艺。利用这种几何结构,可以轻松实现与 Si 波导和光纤的集成 [7],从而实现其在量子通信应用中的潜力。Ge 选择性地生长在 SiO 2 沟槽内,与块状 Ge 生长相比,降低了穿线位错密度 (TDD)。研究了这些器件的暗电流特性,以及不同的 Ge 钝化技术对侧壁的影响。
马萨诸塞州沃尔瑟姆,2022 年 9 月 28 日——Excelitas Technologies ® Corp. 是一家提供创新、定制光子解决方案的全球技术领导者,它推出了其新型高性能 pco.pixelfly™ 1.3 SWIR 相机。它是 Excelitas pco.pixelfly 高性能机器视觉相机系列的最新成员。这款新型机器视觉相机采用特殊的 InGaAs 图像传感器,在电磁波谱的短波红外、近红外和可见光范围内具有 IMX990 灵敏度。因此,pco.pixelfly 在整个光谱范围内都表现出高灵敏度,在短波红外范围内的灵敏度超过 90%。相机的小像素为 5 µm x 5 µm,可在显微镜中使用小倍率光学元件。由于暗电流低,它可以长时间曝光,量子效率高达 90% 以上。 pco.pixelfly 1.3 SWIR 相机适用于各种应用,包括垃圾分类、智能农业和食品加工质量控制、制药和其他产品包装行业、生命科学研究以及医疗用途,例如手术显微镜和体内成像、体内显微镜和活体显微镜。Excelitas 将于 2022 年 10 月 4 日至 6 日在德国斯图加特举办的 VISION Stuttgart 展会期间在其展位上现场演示配备 Excelitas Optem ® FUSION 微成像镜头系统的 pco.pixelfly 1.3 SWIR 相机(10 号展厅,E51)。
深层地下中微子实验 (DUNE) 的远探测器 (FD) 将配备液氩时间投影室 (LArTPC),其中闪烁光将由适合低温应用的硅光电倍增管探测。在 DarkSide 实验的要求推动下,FBK 开发了一种用于低温应用的 SiPM 技术 (NUV-HD-Cryo SiPM),该技术的特点是在低温下具有极低的暗噪声,约为几 mHz/mm2,后脉冲概率低,并且淬灭电阻随温度的变化有限。在 DUNE 合作框架内,NUV-HD-Cryo 技术得到了进一步开发,通过增加深沟槽隔离 (DTI) 的数量来获得具有高增益但串扰有限的设备,目的是为 DUNE 读出模块提供更好的信噪比。大型物理实验通常需要具有最高性能的设备,并在短时间内以低到中等的产量完成紧张的实验计划。在 FBK,我们开发了一个小型供应链,其中包括一家使用 FBK 技术制造 SiPM 的外部代工厂和一家外部封装公司,能够提供中等批量的封装硅探测器。在这项工作中,我们将从 SiPM 的击穿电压、暗电流和正向电阻的均匀性以及 SiPM 板封装的质量评估方面报告 NUV-HD-Cryo 技术的性能和 DUNE 实验的 FBK SiPM 生产状态。
已知金属卤化物钙钛矿材料中的固有离子迁移可引起基于偏置应用时这些化合物的X和𝜸射线检测器中有害且高度不稳定的深色电流。深色电流随着时间的流逝而缓慢漂移被确定为满足工业需求的这些设备的主要缺点之一。因为暗电流建立可检测性极限,电流演化和最终生长可能会掩盖通过传入的X射线光子产生的光电流信号。检测器评估的相关信息是离子相关参数,例如离子浓度,离子迁移率和离子空间充电区,这些区域最终在检测器偏置的外部接触附近建立。使用单晶和微晶毫米 - 毫米 - 甲基铵铅溴化物,允许在μ离子≈10-7cm 2 v - 1 s-1 s-ion univers outiation in I In ion umiention in I I Onion In ion In I IM ion umigiation 之后,使用单晶和微晶毫米 - 甲基铵铅溴化物,然后使用单晶和微晶毫米 - 甲基铵铅溴化物进行。钙钛矿结晶度。之后,使用单晶和微晶毫米 - 甲基铵铅溴化物,然后使用单晶和微晶毫米 - 甲基铵铅溴化物进行。钙钛矿结晶度。。钙钛矿结晶度。
灵敏度 - 数字成像 - 像素 - 量子效率 - 复位 - 正向偏置 - 区域板 - 通道电位 - 全帧成像器 - PPD - 采样频率 - 光子散粒噪声 - VGA - 产量 - 暗固定模式噪声 - 反向偏置二极管 - 收集效率 - 逐行扫描 - 动态范围 - 薄膜干涉 - 固定光电二极管 - 光谱灵敏度 - 饱和电压 - 双线性成像器 - 光子传输曲线 - 行间传输图像传感器 - 电荷耦合器件 - 微透镜 - 暗电流散粒噪声 - E SD - 条纹滤波器 - 数码相机 - 拼接 - 高斯分布 - 硅 - 热噪声 - 传感器结构 - 亮度 - 浮动扩散放大器 - 转换因子 - 闪烁 - MOS 电容 - 辐射单位 - 移位寄存器 - 带隙 - 黄色 - 补色 - 光电门 - 列放大器 - 纹波时钟 - 反转层 - CMOS 成像器 - 对数响应 - 普朗克常数 - 电荷泵 - 阈值电压 - 埋通道 CCD - 暗电流 - 噪声等效曝光 - MSB - 转换因子 -缺陷像素校正 - 边缘场 - 分辨率 - 双相传输 - 正透镜 - 角响应 - PRNU - 波长 - 帧传输成像器 - 电荷注入装置 - 测试 - 通道定义 - 摄像机 - 光晕 - 隔行扫描 - 彩色滤光片 - 自动白平衡 - 虚拟相位 - 拖尾 - 单斜率 ADC - 表面电位 - 耗尽层 - 垂直防光晕 - 多相钉扎 - 电子快门 - PAL - 埃普西隆 - 相关双采样 - 蓝色 - CIF - 洋红色 - 填充因子 - 延迟线 - 线性响应 - 规格 - 结深 - 复位噪声 - 线性图像传感器 - 光学低通滤波器 - 二氧化硅 - 光电二极管 - 勒克斯 - 闪光 ADC - 定时抖动 - 拥有成本 - 封装 - 光刻 - 有源像素传感器 - DSP - 积分时间 - 三相传输 - 光子通量 - 晶圆级封装 - 电荷泵 - 滤光轮 - 有效线时间 - 吸收深度 - 玻尔兹曼常数 - 弱反转 - LSB - 水平消隐 - 光栅滤波器 - 帧抓取器 - 原色 - 拜耳模式- 缩放 - 功耗 - 单色仪 - 模拟数字转换 - 光固定模式噪声 - 无源像素传感器 - 彩色棱镜 - SGA - 氮化硅 - 温度依赖性 - 负透镜 - sigma delta ADC - 混叠 - 插值 - 传输效率 - F 数 - 红色 - 动态像素管理 - 栅极氧化物 - 热漂移 - 热噪声 - 扩散 MTF - 有源像素传感器 - 泄漏器 - 1/f 噪声 - 青色 - 信噪比 - 孔径比 - 奈奎斯特频率 - 非隔行扫描 - 像素内存储器 - 四相传输 - 技术 - kTC 噪声 - 辐射损伤 - 离子注入 - MOS 晶体管 - 内透镜 - 光度单位 - 表面通道 CCD - 延时和集成成像器 - 宽高比 - 绿色 - NTSC - 单芯片相机 -可见光谱 - 调制传递函数 - 同步快门 - 马赛克滤光片 - 背面照明 - 色彩串扰 - 量化噪声 - 逐次逼近 ADC - 压缩 - 漏极 - 多晶硅 - 堆叠 - 光子转换 - 飞行时间 - 吸收系数 - DIL - 收集体积 - 孔 - 四线性成像器 - 单相传输 - 填充和溢出 - 收集效率 - 垂直消隐 - 源极跟随器 - 雪崩倍增 - 辐射 - 横向防晕 - 晶圆上测试 - 自感场 - 自动曝光 - 泊松分布 - 电荷复位 - 伽马
