Siliciumfotonica
Wat is de belangrijkste oorzaak waarom de donkerstroom van op silicium gegroeide germanium-fotodetectoren gemakkelijk groot wordt?
- AGe heeft een directe bandovergang, zodat een deel van het geabsorbeerde licht opnieuw wordt uitgezonden en weer wordt geabsorbeerd, waardoor de stroom toeneemt
- BGe kan licht van telecomgolflengten niet absorberen, zodat alle stroom die loopt donkerstroom is
- CDe roosterconstanten van Si en Ge verschillen circa 4%, zodat in de gegroeide laag gemakkelijk kristaldefecten zoals dislocaties ontstaan
Antwoord en toelichting tonen
Antwoord: C. De roosterconstanten van Si en Ge verschillen circa 4%, zodat in de gegroeide laag gemakkelijk kristaldefecten zoals dislocaties ontstaan
Donkerstroom is de stroom die ook loopt wanneer er geen licht invalt; hij verhoogt de ruis van de fotodetector en verlaagt de gevoeligheid. De roosterconstanten van Si en Ge verschillen circa 4%, zodat bij groei van Ge op Si tijdens het relaxeren van de spanning defecten zoals dislocaties (threading-dislocaties) ontstaan, en via de defectniveaus gemakkelijk ladingsdragers worden gegenereerd. Bovendien is de bandgap van Ge (circa 0,66 eV) kleiner dan die van Si, zodat ook meer thermisch gegenereerde ladingsdragers ontstaan. De donkerstroom wordt beperkt door na de groei een warmtebehandeling toe te passen om dislocaties te verminderen of door het detectieoppervlak te verkleinen. Ge heeft een indirecte bandovergang, en de invloed van lichtemissie is verwaarloosbaar.