英特爾開發(fā)出硅基超高感度光電二極管

時間:2008-12-12

來源:中國傳動網(wǎng)

導語:此次APD的高性能,是通過發(fā)揮將鍺(Ge)用作紅外線的吸收材料以及采用應(yīng)變硅,即提高硅的載流子遷移率技術(shù)材料的兩種作用實現(xiàn)的。

美國英特爾于當?shù)貢r間2008年12月7日開發(fā)成功了高速響應(yīng)的硅基高感度光電二極管(APD:avalanche photo diode)。性能超過了原來的InP等化合物類的APD。由于同時實現(xiàn)了高性能和低成本,因此除長距離光纜的受光元件外,還可用于量子加密通信、高性能圖像傳感器和生物芯片等。該成果已刊登在12月7日的學術(shù)雜志“Nature Photonics”的網(wǎng)絡(luò)版上。 APD是1個光子進入受光部分時,像雪崩(avalanche)一樣生成10~100對電子和空穴的光電二極管(PD)。因此,感度比一般的PD高出10倍以上。只是,原來的APD多由銦和磷(InP)等的化合物制造,單價較高,為200~300美元。 新開發(fā)APD的增益值和帶寬值的乘積為340GHz,大幅超出一般InP制造APD的120GHz。所謂增益值和帶寬值的乘積為340GHz,意味著增益為10倍時可以帶寬為30G~40GHz,或增益為30倍時可以帶寬約為10GHz使用APD。當InP制APD元件減薄至0.2μm以下時,增益和帶寬的乘積變大,但性能偏差也隨之增大。而此次開發(fā)的APD,從理論上講即使減薄其性能偏差也不會增大。 此次APD的高性能,是通過發(fā)揮將鍺(Ge)用作紅外線的吸收材料以及采用應(yīng)變硅,即提高硅的載流子遷移率技術(shù)材料的兩種作用實現(xiàn)的。原來將使用Ge的應(yīng)變硅技術(shù)用于PD,存在因錯位和缺陷變大導致暗電流增加的問題。而此次該問題“通過優(yōu)化結(jié)晶生長的溫度等參數(shù)已基本解決”(英特爾公司研究員兼英特爾光子技術(shù)實驗室的負責人Mario Paniccia)。 英特爾因該成果“尚處于研究開發(fā)階段”,沒有公開具體的實用化時期和成本。不過,“與基于InP的APD相比,成本的大幅降低毋庸置疑”。
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