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为了进一步提高器件的性能,新型材料GeSn进入了研究视野,GeSn的带隙可以连续变化,即可以从间接带隙半导体变为直接带隙半导体,同时,由于Sn晶格常数大于Ge,因而在形成GeSn合金时,会对Ge产生一个张应变,并且其迁移率也相对于传统的半导体材料有着成倍的上升,因此GeSn合金能够很好的应用于光电器件。在光电器件中,GeSn材料能够扩展其光谱范围,从可见光向红外甚至远红外扩展,同时,GeSn材料也可以用作场效应晶体管等的导电沟道,因为GeSn合金能够提升载流子迁移率因而能够大幅度提升器件电特性。但是,GeSn材料比较难于获得,主要因为GeSn之间的晶格失配、较低的固溶度以及Sn在Ge表面的偏析,GeSn材料的质量直接决定了器件的各项性能,因而如何获得更好的GeSn合金也是研究GeSn的一个重要方面。本文主要研究光电器件中的发光二极管,并结合对GeSn材料合金的研究,从而设计出具有新型结构的GeSn发光二极管,所设计的GeSn发光二极管采用pin结构,p层与n层均使用重掺杂的Si而GeSn位于器件的本征i层其厚度为300nm,Sn含量为3%并且p区掺杂浓度为19101?,n区掺杂浓度为101?18,为了减小晶格失配在p与i和n与i之间分别加入厚度较小的本征Ge层。本文使用Silvaco软件进行器件仿真,所设计的GeSn发光二极管与光电探测器均使用结构描述进行仿真。仿真结果表明,所设计的具有新型结构的GeSn发光二极管其光谱范围为800nm-2000nm,并且在1550nm左右有着最高的发光功率,这将传统的应变Ge发光二极管的光谱范围扩展到了红外区,同时,仿真的I-V特性也较传统的发光二极管有着较大的提升。之后又分别设计了多个GeSn发光二极管器件,并且分别改变Sn含量、本征i层厚度、p区和n区掺杂浓度,然后仿真其对器件各个特性的影响。仿真结果表明,Sn含量在达到5%及以上时对器件的光电特性有着比较大的提升,本征i层厚度在100nm-300nm时能够大幅提升器件的光电特性,但是在厚度达到400nm时,其光电特性较300nm时有所降低,p区掺杂浓度为20101?n区掺杂浓度为101?19时对器件的光电特性有最大程度的提升。因此,根据以上研究合理选取器件的参数就可以设计出有着优异的光谱响应与电学特性的GeSn新型发光二极管,所设计的GeSn发光二极管在以后的单片光电集成中会占有重要地位并且其应用范围会变得越来越广。