引言/ y% D8 z& A5 }! B0 |
本文通过分析寄生参数工程方法，系统研究锗波导光电二极管的发展。研究包含器件结构优化、性能表征方法和运行参数的定量分析[1]。9 E/ g. J! t. J. f: X
bbp01vot0mg64010998720.png
, a3 l7 {6 J% {% l. m6 O+ _. ]/ T
% K: o" @3 G4 H) d0 L7 @; B
hsndznpe2xg64010998821.png
) r" b) K7 D$ i* y9 ~% C
图1展示了传统锗光电二极管的标准横截面结构和等效线路模型，详细显示了结构组件和电学特性的标准测量框架。
9 D0 r" d$ M7 Q- k) r
' @( T: X7 @$ c% e6 |! `理论基础
/ \( c5 h5 U k0 A7 v7 \& |1 ]" a硅基光电子技术在大容量数据通信应用中具有定量优势。近红外波段（1550纳米）信号检测涉及多个技术要求，包括带宽优化、响应度维持、暗电流最小化和CMOS工艺兼容性。材料选择标准包括吸收系数优化、工艺集成能力、热稳定性要求和成本效益指标。
, N: {( [6 t* o+ `* U
ie1qcff0pff64010998922.png
# B! Y, ~8 w0 m5 u* e
图2展示了全面结构分析，包括(a) 优化后PD-A的三维示意图，(b) 显示P++掺杂实现的横截面分析，(c) 带电感器的PD-A/B显微图像，(d) 参考PD-REF结构的对比显微检查。( H- T( [1 q2 U& c n7 a8 b# j
, t$ {" N) A, J! d( W寄生参数工程方案% E# {9 z0 I. M/ C
研究方法建立了系统分析方案，通过几何依赖性评估、掺杂分布影响评估和偏置电压影响量化来分析结电容。串联电阻优化包括接触电阻最小化策略和掺杂浓度优化方法。
" H" B: [% I+ N% I; a3 [
jsptci1tdfn64010999022.png
$ ~3 o7 s) u, F4 r9 x2 [图3提供了(a) 带宽随Rs和Lp参数变化的仿真结果，以及(b) Rs随P型掺杂浓度变化的计算结果的定量分析，建立了关键设计参数间的数学关系。
U1 J- |' [5 J; L$ Y1 V- b( N. S( Y- ?% R/ i1 @( h6 I5 z3 q/ {
性能表征方法) Y* x+ v2 Z$ g V; ]" M
实验方案实施了全面的测量策略，包括暗电流表征和光电流响应分析的静态测量。动态响应分析涵盖10 MHz至70 GHz的S参数测量和频率响应表征。: h2 |: w: |( [% T
fb0zvnkq5bc64010999122.png
8 f$ A) _3 |/ ^+ C
图4展示了在受控暗态和照明条件下的全面I-V特性分析，验证了优化过程中电学性能的保持。$ } O2 I8 h) t0 Z
& E p) M3 d. B$ p7 Z
0uwhik1dwop64010999222.png
$ _( `2 v: Q4 f9 F% k图5通过测量和拟合带宽特性展示了详细的频率响应分析，量化了系统优化程序带来的性能提升。: d. C7 e* l2 |) k r9 m% G' O6 n
- Z7 D1 n0 j( P/ `优化结果分析5 l( ?7 `$ A- R* u
定量性能指标显示带宽从27 GHz提升到80 GHz，提升296%。电学特性在-3V标称工作电压下保持0.89 A/W的响应度，暗电流为6.4 nA。: x, p) o( C/ w+ p. R& F5 x6 x- O
& a! v# _* p6 o9 M
方法局限性
/ L" F1 l5 b" M; Q研究限制包括70 GHz以上频率表征设备限制、温度范围限制和长期稳定性评估限制等测量限制。制造考虑因素包括工艺变化影响、材料界面质量控制和热预算限制。7 A r5 ]% M. q" R$ q/ _
) ? R h1 ]' X8 M
未来研究方向' ~* |$ [* q. k
后续研究方案应通过扩展带宽测量方法和先进材料集成策略来处理技术进展。性能提升机会存在于暗电流降低机制和热稳定性优化方面。, g7 k7 N# O7 V/ O8 g; z: h; r
' a1 ~& r% r' U
结论
! O: D g; w' l3 y( I3 A, U0 }8 W本系统分析为锗光电二极管优化中的寄生参数工程方法提供了定量验证。研究为后续高速光检测器发展提供了结构化框架，强调了综合参数优化策略。建立的方法框架通过严格的参数优化方案推动了集成光子系统发展的系统性进展。$ A% K9 B! L5 s: j# `( K, }
x" o5 c! S% X& y* e& A- D
参考文献% H: Y& a' b& e1 E
[1] Y. Shi, D. Zhou, Y. Yu, and X. Zhang, "80 GHz germanium waveguide photodiode enabled by parasitic parameter engineering," Photonics Research, vol. 9, no. 4, pp. 605-609, Apr. 2021, doi: 10.1364/PRJ.416887.
8 E& M' R1 H0 A7 A% O$ h" r" N- y8 N0 ]8 V
END& H2 Z1 @6 X# A
' Y5 ]" l& S+ {0 V1 K
9 Z! `1 p+ j# d: A5 m
软件申请我们欢迎化合物/硅基光电子芯片的研究人员和工程师申请体验免费版PIC Studio软件。无论是研究还是商业应用，PIC Studio都可提升您的工作效能。
9 F8 R( s1 a3 F5 N点击左下角"阅读原文"马上申请
1 N% H* ~# F: l' b, ~0 ?# @1 K
2 x" ]2 f- E3 w4 z) p欢迎转载
- X; o& v. z5 T( N |
6 D& r, r4 h7 R" U+ q0 }转载请注明出处，请勿修改内容和删除作者信息！
1 ~' h1 z' B8 L9 W+ x2 e! T7 @: A5 Z# { P' I# T- b8 N3 Y
5 \7 j; t1 \# W$ C
) @! X5 c2 z; m
wo4m4c4hhka64010999322.gif
. O) u" ]5 X+ y# t& G( {( P8 h2 t5 d
7 h6 {* f8 ?% s. h/ v2 U; P关注我们
+ t% W# |* r) `# h4 K" q3 G! c
; ?! j* z# E# ?# a: \$ {) ]4 A/ x* Z* _% A( K$ |
5bxddyjgam364010999422.png
+ h2 N# l. y& j/ { | ! f6 L( [) A9 w, D/ N
psgvvau0kgs64010999522.png
& s6 l+ n+ m$ D& U! ]- _ |
: b7 {! k( B. N7 p/ f
mamjevt4zll64010999622.png
( O! l- y- _6 q1 o/ E0 c |
0 ~8 W4 w1 o% d* A
. T. i# Q: X6 Q3 M) {. X
. O2 ~$ _2 u' q/ A( \+ c* M1 n! D) }" F' c/ f: @
关于我们：
% J5 z) t+ e8 L/ W- O! x) p深圳逍遥科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家专注于半导体芯片设计自动化（EDA）的高科技软件公司。我们自主开发特色工艺芯片设计和仿真软件，提供成熟的设计解决方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分别针对光电芯片、微机电系统、超透镜的设计与仿真。我们提供特色工艺的半导体芯片集成电路版图、IP和PDK工程服务，广泛服务于光通讯、光计算、光量子通信和微纳光子器件领域的头部客户。逍遥科技与国内外晶圆代工厂及硅光/MEMS中试线合作，推动特色工艺半导体产业链发展，致力于为客户提供前沿技术与服务。( X' i8 k' L- ^. A8 _. j
/ `- N0 T- V7 K6 m0 L+ J. phttp://www.latitudeda.com/
; ^( z% v' _! [5 L9 j* m1 _（点击上方名片关注我们，发现更多精彩内容） | 
电子产业一站式赋能平台
窥视卡
置顶卡
变色卡
