InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管仿真设计

设计了一种InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管(APD),并利用MEDICI软件进行了模拟仿真。器件采用背入射探测方式。雪崩增益区采用埋层设计,省略了保护环等结构;并使用双层掺杂,有效降低了增益区电场的梯度变化。由于结构简单,因此仅需要利用分子束外延(MBE)生长精确控制每层结构即可。由于InAlAs材料的空穴与电子的离化率有较大的差异,因此器件具有较低的噪声因子。

A Planar InGaAs/InP Geiger Mode Avalanche Photodiode with Cascade Edge Breakdown Suppression

A Geiger mode planar InGaAs/InP avalanche photodiode （APD） with a cascade peripheral junction structure to suppress edge breakdowns is designed by finite-element analysis. The photodiode breakdown voltage is reduced to 54.3V by controlling the central junction depth, while the electric field distribution along the device central axis is controlled by adjusting doping level and thickness of the lnP field control layer. Using a cascade junction structure at the periphery of the active area, premature edge breakdowns are effectively suppressed. The simulations show that the quadra-cascade structure is a good trade-off between suppression performance and fabrication complexity, with a reduced peak electric field of 5.2 × 10~5 kV/cm and a maximum hole ionization integral of 1. 201. Work presented in this paper provides an effective way to design high performance photon counting InGaAs/InP avalanche photodiodes.

A High Performance AlGaN/GaN HEMT with a New Method for T-Gate Layout Design

We propose and fabricate an A1GaN/GaN high electron mobility transistor （HEMT） on sapphire substrate using a new kind of electron beam （EB） lithography layout for the T-gate. Using this new layout,we can change the aspect ratio （ratio of top gate dimension to gate length） and modify the shape of the T-gate freely. Therefore, we obtain a 0.18μm gate-length AlGaN/GaN HEMT with a unity current gain cutoff frequency （f_T） of 65GHz. The aspect ratio of the T-gate is 10. These single finger devices also exhibit a peak extrinsic transconductance of 287mS/mm and a maximum drain current as high as 980mA/mm.

InGaAs／InPAPD探测器光电特性检测

建立了雪崩二极管的静态光电特性的自动测试系统．利用该系统对光．敏面的直径为500岬的台面型InGaAs/InP雪崩光电二极管（APDs）进行测试．测试结果表明，该APD器件在90％击穿电压下的暗电流为151nA，在直径500μm的光敏面上其光响应均匀性良好．提出一种测量雪崩二极管倍增因子的方法，只需利用普通的测量电流一电压的测试仪器，就可以获得开始倍增时的光电流，从而得到APD的倍增因子．通过该方法得到的InGaAs／InPAPD器件最大倍增因子的典型值在10-100量级．

InGaAs/GaAs量子链的光学特性研究

研究了InGaAs/GaAs量子链的稳态和瞬态光谱特性,特别是载流子的动力学过程.实验发现荧光寿命有很强的探测能量依赖关系,荧光寿命随发光能量的增加而减小;实验还发现,当激发功率较小时,荧光寿命随激发功率增大而增大,当激发功率足够大时,荧光寿命趋于饱和.这些结果清楚地表明,在量子链结构中,参与发光的载流子之间存在明显的耦合和输运现象,进一步分析表明,这种输运主要是由于载流子沿量子链方向的耦合造成的.发光的偏振特性研究进一步证实了载流子沿量子链方向输运过程.

InGaAs/GaAs量子点红外探测器

与量子阱红外探测器相比,量子点红外探测器具有不制作表面光栅就能在垂直入射红外光照射下工作以及工作温度更高等优势.然而,目前阻碍量子点红外探测器性能提高的技术瓶颈主要来自组装量子点较差的大小均匀性、较低的量子点密度以及垂直入射下子带跃迁吸收效率低等原因.利用分子束外延技术研究了如何从量子点材料生长和器件设计两方面来克服这些困难,并且制作了几种不同结构的InGaAs/GaAs量子点红外探测器.在77K时,这些器件在垂直入射条件下观察到了很强的光电流信号.

具有场板结构的AlGaN／GaN HEMT的直流特性

研制成功具有场板结构的AlGaN／GaN HEMT器件，对源场板、栅场板器件的性能进行了分析．场板的引入减小了器件漏电和肖特基漏电，提高了肖特基反向击穿电压．源漏间距4μm的HEMT的击穿电压由常规器件的65V提高到100V以上，肖特基反向漏电由37μA减小到5．7μA，减小了一个量级．肖特基击穿电压由常规结构的78V提高到100V以上．另外，还初步讨论了高频特性．

脊形InGaAs量子阱激光器的高频响应研究

对MBE生长的InGaAs量子阱（QW）激光器的频率特性进行了研究。研制了InGaAsQW脊波导结构的激光器，通过控制脊的腐蚀深度，得到阈值电流密度为300A／cm~2的激光器，且激光器在常温下工作稳定，输出功率较大，其阈值电流附近3dB带宽超过2GHz。比较了不同电极面积时器件的调制响应，结果表明小面积电极可以有效提高器件的调制带宽。

Zn-doped InGaAs Base Heterojunction Bipolar Transistors Grown by Low Pressure Metal Organic Chemical Vapor Deposition

High performance InP/InGaAs heterojunction bipolar transistors(HBTs) have been widely used in high-speed electronic devices and optoelectronic integrated circuits. InP-based HBTs were fabricated by low pressure metal organic chemical vapor deposition(MOCVD) and wet chemical etching. The sub-collector and collector were grown at 655 ℃ and other layers at 550 ℃. To suppress the Zn out-diffusion in HBT, base layer was grown with a 16-minute growth interruption. Fabricated HBTs with emitter size of 2.5×20 μm~2 showed current gain of 70~90, breakdown voltage(BV_(CE0))>2 V, cut-off frequency(f_T) of 60 GHz and the maximum relaxation frequency(f_(MAX)) of 70 GHz.

InGaAs/GaAs量子点阵列中的能级计算

根据八带k·p理论,在三维InGaAs/GaAs量子点阵列中求解kx=ky=kz=0 处的有效质量哈密顿H0的本征值,得到InGaAs量子点中导带中电子基态EC1,第一激发态EC2和重空穴态EHH1的能级.随着In组分从30%增加100%,InGaAs量子点中EC2到EC1的带内跃迁波长从18.50 μm 蓝移到11.87 μm,而EC1到EHH1的跃迁波长则从1.04 μm红移到1.73 μm;随着量子点高度从1.0 nm增加到 5.0 nm,In0.5Ga0.5As和InAs量子点中EC1到EC2的带内跃迁都从束缚态-连续态型转换到束缚态-束缚态型,对应于两种量子点的带内跃迁波长分别从8.12 μm (5.90 μm)红移到 53.47 μm(31.87 μm),两种量子点中EC1到EHH1的跃迁波长分别从1.13 μm(1.60 μm)红移到1.27 μm(2.01 μm).

InAlAs/InGaAs/InAlAs量子阱高迁移移率二维电子气系统中的反弱局域效应研究

研究了Si重δ掺杂In_(0.52)Al_(0.48)As/In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As单量子阱内高迁移率二维电子气系统中的反弱局域效应.研究表明,强的Rashba自旋轨道相互作用来源于量子阱高的结构反演不对称.高迁移率系统中,粒子的运动基于弹道输运而非扩散输运.因此,旧的理论模型不能用于拟合实验结果.由于最新的模型在实际拟合中过于复杂,一种简单可行的近似用于处理实验结果,并获得了自旋分裂能△_0和自旋轨道耦合常数a两个重要的物理参数.该结果与对纵向电阻的Shubnikov-de Haas-SdH振荡分析获得的结果一致.高迁移率系统中的反弱局域效应研究表明,发展有效的反弱局域理论模型,对于利用Rashba自旋轨道相互作用来设计自旋器件尤为重要.

高性能InGaAs/AlAs共振隧穿二极管的研制与器件模拟分析

在半绝缘的InP衬底上采用分子束外延的方法生长制备了不同势垒厚度的RTD材料样品,室温下测量的最高峰-谷电流比为18.39.通过模拟得到RTD直流特性与势垒厚度、势阱材料及厚度、隔离层厚度以及掺杂浓度间的关系,对结果进行了分析与讨论.

A Monolithic Integrated Logic Circuit of Resonant Tunneling Diodes and a HEMT

A technology for the monolithic integration of resonant tunneling diodes (RTDs) and high electron mobility transistors (HEMTs) is developed. Molecular beam epitaxy is used to grow an RTD on a HEMT structure on GaAs substrate. The RTD has a room temperature peak-to-valley ratio of 5.2:1 with a peak current density of 22.5kA/cm~2. The HEMT has a 1μm gate length with a-1V threshold voltage. A logic circuit called a monostableto-bistable transition logic element (MOBILE) circuit is developed. The experimental result confirms that the fabricated logic circuit operates successfully with frequency operations of up to 2GHz.

高性能1mm SiC基AlGaN/GaN功率HEMT研制

在6H-SiC衬底上,外延生长了AlGaN/GaN HEMT结构,设计并实现了高性能1mm AlGaN/GaN微波功率HEMT,外延材料利用金属有机物化学气相淀积技术生长.测试表明,该1mm栅宽器件栅长为0.8μm,输出电流密度达到1.16A/mm,跨导为241mS/mm,击穿电压＞80V,特征频率达到20GHz,最大振荡频率为28GHz.5.4GHz连续波测试下功率增益为14.2dB,输出功率达4.1W,脉冲条件测试下功率增益为14.4dB,输出功率为5.2W,两端口阻抗特性显示了在微波应用中的良好潜力.