超薄介质插层调制的氧化铟锡/锗肖特基光电探测器*
2021-09-17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
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……
