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为突破硅基探测器在红外探测中由硅本征禁带宽度导致的1104 nm波长截止,设计出比现阶段普遍使用的稀土元素红外探测器(如In Ga As探测器)成本更低、噪声更小、兼容性更好的硅基量子阱雪崩红外探测器。本文通过Silvaco TCAD进行模拟仿真以设计近红外短波吸收增强型APD,并将Si/Si1-xGex量子阱量子阱结构加入APD的吸收区进一步提高长波长范围的吸收率并拓宽APD的响应范围。最终达到优化硅基APD增强红外吸收的目的。作为研究的第一步利用Athena工艺仿真模块设计模拟流片制备外延12μm APD的整个工艺过程,并利用Atlas对APD内部结构可以直接设定的优势仿真10μm吸收区的APD探测像元。对比12μm吸收区APD探测像元和吸收区为10μm的APD探测像元的光谱响应,得出了吸收区10μm的SACM结构吸收峰在0.5μm处,而吸收区厚度加厚的12μm外延层APD探测像元具有宽谱响应并在0.8μm 1.1μm的近红外区保持着较大的光电流,由此验证了更大的吸收区域使更多的光子尤其是长波长光子在器件较深的吸收区被吸收。在以上10μm APD器件基础上加入Si/Ge异质结量子阱结构并仿真其光电特性,得到了Ge/Si/Ge异质结量子阱APD光电流比暗电流提前10V击穿的结果,这意味着在光信号雪崩放大时暗电流尚未倍增,有效地抑制了噪声。通过比较双异质结量子阱APD和6层Ge的量子阱APD的光谱得出Ge层数的增加使光谱峰红移0.05μm,但是Ge层数的增加使异质结表面位错增加,降低了载流子输运。基于以上研究考虑将Si/Ge异质结量子由失配度更小的Si/Si1-xGex量子阱代替引入器件的吸收区。通过讨论加入含Ge的量子阱结构在工艺温度上所需要注意的问题设计了低温推结的工艺的无量子阱硅基APD对照组,并在吸收区加入Si/Si1-xGex量子阱结构仿真得到了它们的光电特性。得出Si/Si1-xGex量子阱APD使得原本的硅基雪崩光电二极管的吸收范围突破室温下1104 nm的硅截止波长的限制有效拓宽至1.2μm,同时通过与未加入量子阱结构的对照组进行光谱比较,Si/Si1-xGex量子阱结构加入吸收区使光信号在红外波段提高了至少10倍,有效提高了信噪比。通过分析Ge含量x与禁带宽度和折射率的关系,得出Si/Si1-xGex量子阱APD具有上述优点是因为Si/Si1-xGex/Si不仅是一个量子阱结构还是一个光波导结构,有效提高了光的吸收和利用。