论文部分内容阅读
根据瑞利散射,大气对光波的散射强度与波长的四次方成反比,对于可见光中的长波光与近红外光而言,其偏振性较差。蓝紫光波段(380～520 nm)的波长较短,偏振性较强,更适合光电探测器检测。目前,蓝紫光探测器通常为单独场效应型或单独双极型二极管,其各自的优缺点,量子效率与频率特性二者相互制约,不利于集成。本文基于SOI基透明电极栅控横向PIN光电二极管(SOI LPIN PD-GTE)进行了以下主要几个方面的研究。1.基于泊松方程,建立了器件栅极电压的解析模型,通过MATLAB对解析模型进行了数值计算,并与仿真结果相对比,验证模型的有效性。得出沟道表面弱反型的栅极电压为0.2145V,沟道表面强反型的栅压为0.5105V。2.基于电流密度方程和电流连续性方程,构建了器件的暗电流解析模型以及在入射光功率为1mW/cm2时光电流的解析模型,利用MATLAB对光电流与暗电流的解析模型进行数值计算,通过仿真结果与计算结果的对比,光电流与暗电流数值计算与模拟仿真结果变化趋势一致,拟合度较好,验证了解析模型的有效性。并对光暗电流比进行研究,得出信噪比(SNR)最优化时的栅压值为1.7V。3.利用SILVACO软件的ATHENA模块对器件进行工艺实现,对比了工艺仿真所得器件的I-V特性与ATLAS模块软件建模所得器件的I-V特性,两者结果拟合度较高,验证了工艺实现的正确性。4.建立了受温度影响的栅极电压解析模型,利用MATLAB进行数值计算,验证解析模型的正确性。采用ATLAS模块对不同温度下器件的I-V特性进行模拟仿真与分析。结果表明,同一温度下,SNR随栅极电压的增大先减小后不变然后增大,直到达到最大值,而后迅速减小。在T=-25℃,VGk=1.44V时,信噪比达到最大值6.11×l05,在T=75℃,VGK=2V时下降为最小值1.0643 ×103。