倍增型共振隧穿弱光探测器的噪声性能研究
DOI:
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作者:
作者单位:

(1.军械工程学院 纳米技术与微系统实验室,河北 石家庄 050000; 2.中国科学院半导 体研究所 半导体超晶格国家重点实验室,北京 100084; 3.华阴兵器测试中心,陕西 华 阴 714200)

作者简介:

董宇(1989-),男,山东济宁人,博士,主要从事新型半 导体异质结构、高灵敏度探测等方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(61274125,61176012,61435012)、国家重点基础 研究发展计划(973计划)(2013CB932904,2012CB932701)、 国家自然科学基金科学仪器基础研究专款(2012YQ140005)、河北省青年自然科学基 金(A2015506019)和中国工程物理研究院高功率激光器实验室开放基金(2013HEL03)资助 项目 (1.军械工程学院 纳米技术与微系统实验室,河北 石家庄 050000; 2.中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室,北京 100084; 3.华阴兵器测试中心,陕西 华阴 714200)


Noise performance of resonant tunneling diode photodetector with a multiplication region
Author:
Affiliation:

(1.Laboratory of Nanotechnology and Microsystems,Mechanical Engineering Colleg e,Shijiazhuang 050003,China; 2.State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures,Semiconductor Insti tute of Chinese Academy of Science,Beijing 100084,China; 3.Huayin Ordnance Te st Center,Huayin 714200,China)

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    摘要:

    对倍增型共振隧穿弱光探测器(RTDPD,resonant tunneling diode as photodetector)的噪声性能 进行研究。设计了具有倍增区的RTDPD结构。对探测器电流-电压(I-V) 特性的模拟发现,加入倍增区 以后探测器的光电流和暗电流均被放大,其峰值电流增大了1.7倍。 对RTDPD的噪声分布模拟发 现,1/f噪声比散粒噪声和热噪声高出10 个数量级左右。对倍增 区的电场强度和过剩噪声因子进行了模拟, 并计算了过剩噪声的功率谱密度。分析了倍增型RTDPD的总噪声,并对有、无倍增区时RTDPD 的噪声等 效功率进行了计算。结果显示,倍增区引入的噪声不仅不会影响探测器有效信号的提取,而 且提高了探测器响应弱光的能力。

    Abstract:

    The noise performance of resonant tunneling diode photodetector (RTDPD ) with an In0.52Al0.48As multiplication region is analyzed in this p aper.The structure of the detector is designed with a multiplication structure for electron multiplication and an AlAs/In0.53G a0.47As/AlAs double-barrier structure for electron tunneling.Current-voltage simulation results show that the photoc urrent and dark current of the detector are magnified after adding a multiplication region,while the peak current is magnified by 1.7times.Noise distribution of the RTDPD without a multiplication region is s imulated and the results show that the 1/f noise is about 10orders of magnitude higher than shot noise and thermal noise.The electric field intensity in the multiplication region and excess noise factor ar e simulated and the power spectral density of the excess noise is calculated.The results show that the power spectral density of the excess noise rises when the bias voltage increases from 2.5V,and it reaches 4.17×10-24 A2/Hz at 6V. The overall noise of the RTDPD with a multiplication region is analyzed and t he calculated noise equivalent powers of the RTDPDs with and without the multiplication region show that when the detector works at 5-6V,the performance of the detector is enhanced via adding t he multiplication region.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

董宇,王广龙,倪海桥,陈建辉,高凤岐,王红培,李宝晨,牛智川.倍增型共振隧穿弱光探测器的噪声性能研究[J].光电子激光,2015,26(7):1260~1265

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  • 收稿日期:2015-03-11
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  • 在线发布日期: 2015-08-10
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