美国和中国的研究人员合作开发了具有低暗电流和高增益的(001)硅基单片砷化铟(InAs)量子点(QD)雪崩光电二极管(APD)结构。
该团队声称,该器件是首款具有低暗电流的硅单片InAs QD APD,适用于光纤O波段(1260-1360nm)通信。这些基于QD的APD享有与QD激光器共享相同的外延层和加工流程的优势,能促进与硅平台上激光源的集成。当考虑到高达323K(50°C)的高增益和低暗电流性能时,这些APD在超级计算机和数据中心内的节能互连中具有巨大的应用潜力。
实验中,击穿电压随温度升高表明,雪崩而不是隧穿是主要机制。研究人员指出,33nA暗电流值比Si/Ge APD,Si上的InGaAs / InAlAs APD和最近异质地集成在Si上的InAs QD APD降低了两个数量级以上。由于APD设备中的混合注入,噪声很大,需要进一步降低噪声。该团队打算使用分离吸收,电荷和倍增雪崩光电二极管(SACM-APD)结构,以降低噪声和提高速度。
对调制信号的响应显示,其3.dB带宽为2.26GHz,偏置电压为-6V,在-15.9V时减小至2.06GHz。研究人员将减少归因于较高的反向偏置下的雪崩累积时间。电阻电容(RC)限制的带宽估计为5.16GHz。研究人员计划使用半绝缘硅衬底或厚的苯并环丁烯(BCB)/ SU8层来改善RC性能,以减少寄生电容效应。
伪随机二进制序列调制在-3dBm~率下的性能产生了睁眼图,数据速率高达8Gbit/s。使用2.5Gbit/s序列时,在-15.9V偏置下,误码率(BER)显着降低。
原文题目:Monolithic indium arsenide quantum dot avalanche photodiode on silicon
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