一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计

马鹏程; 孙思维; 刘丰满; 薛海韵; 孙瑜; 何慧敏; 李志雄; 曹立强

doi:10.13756/j.gtxyj.2019.03.006

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一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计

光电器件研究与应用

- 一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计
- High-Performance Si-based Ge Uni-Traveling-Carrier Photodetector
- 光通信研究 2019年第3期页码：26-30
- 作者机构：
  
  1. 中国科学院微电子研究所
  2. 中国科学院大学
  3. 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目（61874136）
- DOI：10.13756/j.gtxyj.2019.03.006
  中图分类号： TN15
- 纸质出版日期：2019，
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[1]马鹏程,孙思维,刘丰满,薛海韵,孙瑜,何慧敏,李志雄,曹立强.一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计[J].光通信研究,2019(03):26-30.

MA Peng-cheng, SUN Si-wei, LIU Feng-man, et al. High-Performance Si-based Ge Uni-Traveling-Carrier Photodetector[J]. 2019,(3):26-30.
[1]马鹏程,孙思维,刘丰满,薛海韵,孙瑜,何慧敏,李志雄,曹立强.一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计[J].光通信研究,2019(03):26-30. DOI： 10.13756/j.gtxyj.2019.03.006.

MA Peng-cheng, SUN Si-wei, LIU Feng-man, et al. High-Performance Si-based Ge Uni-Traveling-Carrier Photodetector[J]. 2019,(3):26-30. DOI： 10.13756/j.gtxyj.2019.03.006.

摘要

光电探测器作为光通信系统的核心器件之一

其性能对通信质量起着决定性的作用。随着光通信数据量的剧增

传统的光电探测器已经不能满足需求。文章提出一种集成氮化硅波导的高性能硅基锗单行载流子光电探测器。借助Lumerical FDTD和DEVICE软件进行建模仿真

通过对波导结构以及探测器尺寸进行设计

最终该结构在1 550 nm波长和-1 V偏压下

响应度高达0.97 A/W

光电流线性输出>30 mA

3 dB带宽高达28 GHz。

Abstract

As one of the core devices of optical communication system

the performance of photodetectors plays a decisive role in evaluating the system performance. With the rapid increase of optical communication data

the traditional photodetectors can not meet the demand. This paper presents a high performance silicon based germanium uni-traveling-carrier photodetector integrated with Si

waveguide. With the help of the software of Lumerical FDTD and DEVICE for modeling and simulation

the waveguide structure and the size of photodetector are designed. Finally

the optimized structure could achieve optical responsivity of 0.97 A/W at 1 550 nm wavelength and-1 V bias

with linear output photocurrent greater than 30 mA and electrical 3 dB bandwidth up to 28 GHz.

关键词

光通信氮化硅波导硅基锗单行载流子光电探测器

Keywords

optical communicationSi3N4 waveguidesilicon based germaniumUni-Traveling-Carrier PhotoDetector（UTC-PD）

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