赵一默 黄志伟 彭仁苗 徐鹏鹏 吴强 毛亦琛余春雨 黄巍 汪建元 陈松岩 李成†

1) (厦门大学物理科学与技术学院, 厦门 361005)

2) (闽南师范大学物理与信息工程学院, 漳州 363000)

3) (厦门大学电子科学与技术学院, 厦门 361005)

本文通过在氧化铟锡(indium tin oxide, ITO)透明电极和锗(germanium, Ge)之间引入超薄氧化物介质层以调节其接触势垒高度, 制备出低暗电流、高响应度的锗肖特基光电探测器.比较研究了采用不同种类介质Al2O3和MoO3, 以及不同掺杂浓度的锗和硅衬底上外延锗材料制作的ITO/Ge肖特基二极管特性.发现2 nm厚的Al2O3插层可有效提高ITO与n-Ge和i-Ge的接触势垒高度, 而MoO3插层对ITO与不同Ge材料的接触势垒高度影响不明显.ITO/Al2O3/i-Ge探测器由于其增大的势垒高度表现出性能最佳, 暗电流(–4 V)密度低至5.91 mA/cm2, 1310 nm波长处光响应度高达4.11 A/W.而基于硅基外延锗(500 nm)材料制作的ITO/Al2O3/Ge-epi光电探测器的暗电流(–4 V)密度为226.70 mA/cm2, 1310 nm处光响应度为0.38 A/W.最后, 使用二维位移平台对ITO/Al2O3/i-Ge光电探测器进行了单点成像实验, 在1310 nm, 1550 nm两个波段得到了清晰可辨的二维成像图.

1 引 言

信息时代对于信息传输、可视化信息处理的要求越来越高, 而硅基光电子芯片以其极具潜能的紧凑型结构, 将光子和电子器件集成于同一芯片上,从而大大提高集成回路性能[1,2].锗与硅同属于IV族材料, 其直接带隙宽度约0.8 eV, 响应波长刚好对应于1550 nm光通信波段.且具备较易外延于硅衬底上, 与标准硅互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)兼容性好等优点, 使其成为硅基光电子集成回路重要的候选材料之一[3,4].而且锗材料以其高载……