研究目的
研究CMOS兼容的PureGaB锗硅光电二极管在线性和雪崩模式下的制备与工作特性，重点分析其在不同像素几何结构及温度条件下的性能表现。
研究成果
PureGaB硅基锗光电二极管在77K温度下展现出高达10^6的光学增益，且暗电流水平较低。该器件可在77K至室温的宽温区范围内工作。其光谱灵敏度覆盖可见光至通信波段，在850nm和940nm波长处的响应度分别为0.15A/W和0.135A/W。由最小尺寸独立硅基锗二极管组成的六边形结构设计，展现出最小的暗电流和光学增益离散性，因而成为低温环境下的最优选择。
研究不足
该研究仅限于二极管的材料分析和电学特性测试。光学特性测试在77至300K温度范围内进行。阳极周边区域的阳极接触处理产生了周边缺陷，这些缺陷增加了垂直方向的锗体积但未损害二极管的理想性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用与CMOS兼容的工艺制备了PureGaB锗硅光电二极管，并对其线性和雪崩模式下的性能进行表征。通过研究三种不同像素几何结构来探究面积周长比对器件性能的影响。
2：样品选择与数据来源：
制备了包含300个像素的线性阵列，每个像素尺寸为26×26微米2。样品在77K至室温范围内进行了特性测试。
3：实验设备与材料清单：
使用连续流低温恒温系统（PMC150，SUSS MicroTech AG）实现低温环境。采用HP 4145B半导体参数分析仪测量二极管I-V特性。使用激光二极管（THORLABS的M660F1、M850F1和M940F1）作为响应度测量的光源。
4：M850F1和M940F1）作为响应度测量的光源。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：将光电二极管安装在真空腔室中并冷却至77K。使用不同波长的激光二极管测量响应度，通过计算机控制的HP 4145B半导体参数分析仪测量光电流。
5：数据分析方法：
根据不同反向电压下测得的光电流和暗电流计算响应度和光学增益。
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PMC150
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SUSS MicroTech AG
Cryogenic probe station used for achieving low temperatures during measurements.
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M660F1
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THORLABS
Laser diode used as a light source for responsivity measurements at 660 nm.
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M850F1
M850F1
THORLABS
Laser diode used as a light source for responsivity measurements at 850 nm.
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M940F1
M940F1
THORLABS
Laser diode used as a light source for responsivity measurements at 940 nm.
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HP 4145B
4145B
HP
Semiconductor parameter analyzer used for measuring diode I–V characteristics.
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