Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (11.2022) : Лавинные фотодиоды на гетероструктурах InAlAs/InGaAs с сульфидно-полиамидной пассивацией меза-структуры

Лавинные фотодиоды на гетероструктурах InAlAs/InGaAs с сульфидно-полиамидной пассивацией меза-структуры

DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-11-54-60

УДК 621.315.592; 621.383.523

 

Николай Анатольевич Малеев1*, Александр Георгиевич Кузьменков2, Марина Михайловна Кулагина3, Юлия Александровна Гусева4, Алексей Петрович Васильев5, Сергей Анатольевич Блохин6, Михаил Александрович Бобров7, Сергей Иванович Трошков8, Владислав Васильевич Андрюшкин9, Евгений Сергеевич Колодезный10, Владислав Евгеньевич Бугров11, Виктор Михайлович Устинов12

1, 2, 3, 4, 6, 7, 8Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

1, 6, 9, 10, 11Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия

5, 12Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

1maleev@beam.ioffe.ru          https://orcid.org/0000-0003-2500-1715

2kuzmenkov@mail.ioffe.ru    https://orcid.org/0000-0002-7221-0117

3Marina.Kulagina@mail.ioffe.ru https://orcid.org/0000-0002-8721-185X

4Guseva.Julia@mail.ioffe.ru https://orcid.org/0000-0002-7035-482X

5Vasiljev@mail.ioffe.ru          https://orcid.org/0000-0002-2181-5300

6blokh@mail.ioffe.ru              https://orcid.org/0000-0002-5962-5529

7bobrov.mikh@gmail.com     https://orcid.org/0000-0001-7271-5644

8S.Troshkov@mail.ioffe.ru    https://orcid.org/0000-0002-3307-6226

9vvandriushkin@itmo.ru       https://orcid.org/0000-0002-7471-8627

10evgenii_kolodeznyi@itmo.ru    https://orcid.org/0000-0002-3056-8663

11vladislav.bougrov@niuitmo.ru https://orcid.org/0000-0002-5380-645X

12vmust@beam.ioffe.ru          https://orcid.org/0000-0002-6401-5522

Аннотация

Предмет исследования. Метод сульфидно-полиамидной пассивации поверхности меза-структуры InAlAs/InGaAs лавинных фотодиодов и исследования статических характеристик созданных кристаллов InAlAs/InGaAs лавинных фотодиодов. Цель работы. Исследование влияния сульфидно-полиамидной пассивации поверхности меза-структуры на основные характеристики лавинного фотодиода. Метод. Сульфидно-полиамидная пассивация поверхности меза-структуры представляет собой обработку поверхности в водном растворе сульфида аммония с последующей защитой слоем полиамида АД-9103-30. Основные результаты. Созданы и исследованы лавинные фотодиоды на основе гетероструктур InAlAs/InGaAs. Поверхность меза-структуры лавинных фотодиодов была подвергнута сульфидно-полиамидной пассивации. Кристаллы лавинных фотодиодов с диаметром активной области 32 мкм воспроизводимо обеспечивали уровни темнового тока 10–20 нА при приложенном напряжении 0,9 от напряжения пробоя, однородное распределение значения пробивного напряжения по площади образца и долговременную стабильность характеристик. Спектральная чувствительность приборов в области 1550 нм составляет 0,85–0,88 А/Вт, а емкость — 0,11–0,12 пФ. Важным требованием к технологии пассивации является обеспечение воспроизводимости и долговременной стабильности характеристик. Измерения характеристик кристаллов лавинных фотодиодов с сульфидно-полиамидной пассивацией, выполненные с интервалом в шесть месяцев, подтверждают временнýю стабильность темнового тока на уровне 5%. Практическая значимость. Предложенный в работе вариант пассивации поверхности меза-структуры InAlAs/InGaAs лавинных фотодиодов с использованием обработки в водном растворе сульфида аммония и последующей защиты слоем полиамида АД-9103-30 может быть использован для создания лавинных фотодиодов с воспроизводимым низким уровнем темновых токов.

Ключевые слова: гетероструктура, лавинный фотодиод, пассивация, меза-структура

Благодарность: работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проект тематики научных исследований № 2019-1442.

Ссылка для цитирования: Малеев Н.А., Кузьменков А.Г., Кулагина М.М., Гусева Ю.А., Васильев А.П., Блохин С.А., Бобров М.А., Трошков С.И., Андрюшкин В.В., Колодезный Е.С., Бугров В.Е., Устинов В.М. Лавинные фотодиоды на гетероструктурах InAlAs/InGaAs с сульфидно-полиамидной пассивацией меза-структуры // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 11. С. 54–60. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-11-54-60

Коды OCIS:  250.1345, 130.5990

 

Список литературы

1.    Goh Y.L., Marshal A.R.J., Massey D.J., et al. Excess avalanche noise in In0.52Al0.48As // IEEE J. Quantum Electron. 2007. V. 43. № 5–6. P. 503–507. DOI: 10.1109/JQE.2007.897900

2.   Tan L.J.J., Ong D.S.G., Ng J.S., et al. Temperature dependence of avalanche breakdown in InP and InAlAs // IEEE J. Quantum Electron. 2010. V. 46. № 8. P. 1153–1157. DOI: 10.1109/JQE.2010.2044370

3.   Abdulwahid O.S., Sexton J., Kostakis I., et al. Physical modelling and experimental characterisation of InAlAs/InGaAs avalanche photodiode for 10 Gb/s data rates and higher // IET Optoelectronics. 2018. V. 12. № 1. P. 5–10. DOI: 10.1049/iet-opt.2017.0068

4.   Huang J.J.S., Chang H.S., Jan Y.H., et al. Highly reliable, cost-effective and temperature-stable top-illuminated avalanche photodiode (APD) for 100G inter-datacenter ER4-lite applications // Photoptics. 2018. P. 119–124. DOI: 10.5220/0006510601190124

5.   Ma Y., Zhang Y., Gu Y., et al. Impact of etching on the surface leakage generation in mesa-type InGaAs/InAlAs avalanche photodetectors // Opt. Exp. 2016. V. 24. № 7. P. 7823–7834. DOI: 10.1364/OE.24.007823

6.   Zhou Y., Ji X., Shi M., et al. Impact of SiNx passivation on the surface properties of InGaAs photo-detectors // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. № 3. P. 034507. DOI: 10.1063/1.4926736

7.    Liu J.J., Ho W.J., Chen J.Y., et al. The fabrication and characterization of InAlAs/InGaAs APDs based on a mesa-structure with polyimide passivation // Sensors. 2019. V. 19. № 15. P. 3399. DOI: 10.3390/s19153399

8.   Yuan Y., Li Y., Abell J., et al. Triple-mesa avalanche photodiodes with very low surface dark current // Opt. Exp. 2019. V. 27. № 16. P. 22923–22929. DOI: 10.1364/OE.27.022923

9.   Li B., Lv Q.Q., Cui R., et al. A low dark current mesa-type InGaAs/InAlAs avalanche photodiode // IEEE Photonics Technol. Lett. 2014. V. 27. № 1. P. 34–37. DOI: 10.1109/LPT.2014.2361202

10. Ravi M.R., DasGupta A., DasGupta N. Silicon nitride and polyimide capping layers on InGaAs/InP PIN photodetector after sulfur treatment // J. Crystal Growth. 2004. V. 268. № 3–4. P. 359–363. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2004.04.054

11.  Sheela D., DasGupta N. Optimization of surface passivation for InGaAs/InP pin photodetectors using ammonium sulfide // Semiconductor Sci. and Technol. 2008. V. 23. № 3. P. 035018. DOI: 10.1088/0268-1242/23/3/035018

12.  Chen J., Zhang Z., Zhu M., et al. Optimization of InGaAs/InAlAs avalanche photodiodes // Nanoscale Research Lett. 2017. V. 12. № 1. P. 1–6. DOI: 10.1186/s11671-016-1815-9

13.  Chen L., Haifeng Y., Yanli S. Advances in near-infrared avalanche diode single-photon detectors // Chip. 2022. P. 100005. DOI: 10.1016/j.chip.2022.100005

14.  Liu Y., Forrest S.R., Hladky J., et al. A planar InP/InGaAs avalanche photodiode with floating guard ring and double diffused junction // J. Lightwave Technol. 1992. V. 10. № 2. P. 182–193. DOI: 10.1109/50.120573

15.  Малеев Н.А., Кузьменков А.Г., Кулагина М.М. и др. Грибовидная меза-структура для лавинных фотодиодов на гетероструктурах InAlAs/InGaAs // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. № 21. С. 36–38. DOI:10.21883/PJTF.2021.21.51627.18939

16.  Zheng X.G., Hsu J.S., Hurst J.B., et al. Long-wavelength In0.53/Ga0.47/As-In0.52/Al0.48/As large-area avalanche photodiodes and arrays // IEEE J. Quantum Electron. 2004. V. 40. № 8. P. 1068–1073. DOI: 10.1109/JQE.2004.831637

17.       Meng X., Xie S., Zhou X., et al. InGaAs/InAlAs single photon avalanche diode for 1550 nm photons // Royal Society Open Science. 2016. V. 3. № 3. P. 150584. DOI: 10.1098/rsos.150584