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制备响应波长在1.3和1.55μm,并具有高响应速度、高量子效率和低暗电流的高性能光电探测器,不仅是光通信技术发展的需要,也是实现硅基光电集成的需要。Ⅲ-Ⅴ族半导体材料在1.3～1.55μm具有较大的吸收系数,是理想的吸收区材料;然而,Ⅲ-Ⅴ族半导体材料价格昂贵、导热性能不好,机械性能较差,并且与现有成熟的硅基工艺兼容性差,限制了其在光电集成技术中的应用。而SiGe材料与Si基微电子器件的制作工艺相兼容,应变的外延Ge材料吸收波长扩展到了1.6μm以上,因此研究Si基外延纯Ge探测器引起人们极大兴趣。本论文就是围绕Si基外延Ge探测器开展的,研制出了工作于长波长的Si基外延Ge金属-半导体-金属光电探测器和SOI基外延Ge共振腔增强型金属半导体金属光电探测器。本论文包括材料生长、器件性能模拟以及器件的制备工艺、性能测试等研究工作,主要内容有:(1)采用超高真空化学汽相淀积(UHV/CVD)系统,通过优化生长条件,用低温缓冲层技术在Si和SOI(001)衬底上成功生长出厚的纯锗外延层。对材料的表征结果表明,外延锗层具有低的位错密度、好的结晶质量和平整的表面。(2)以共振腔增强型探测器(RCE)的理论为基础,详细分析了制约RCE探测器量子效率、波长选择性等的主要参数如前后反射镜的反射率、吸收长度等。利用传输矩阵方法理论模拟了SOI基纯Ge RCE-MSM探测器的性能。(3)详细研究了Ge探测器的制作流程和关键工艺技术,在现有的条件下摸索了小尺寸线条的光刻、ICP干法刻蚀等参数对线条、侧壁粗糙度的影响,成功制备出Si基Ge MSM探测器和SOI基Ge RCE-MSM探测器。(4)测试并分析了器件的电学特性和光谱响应。结果表明:两种结构的探测器都具有较小的暗电流。在8V偏压下,SOI基纯Ge MSM探测器和Si基纯GeMSM探测器在1.55μm处的响应度分别为1.45mA/W和0.63mA/W。并观察到RCE MSM探测器的的共振效果。