Design and characterization of resonant cavity enhanced schottky photodiodes

Abstract

Son zamanlarda, verim-band genişliği çarpımını yükseltmek için, çok geçişli bir duyum düzeninden yararlanan fotodetektörler geliştirilmiştir. Bu tezde, bir InGaAs soğurucusu olan, AlAs/GaAs seselimli oyukla güçlendirilmiş Schottky fotodiyotlar üzerine çalışmamızı sunuyoruz. Kuvantum verimindeki artış, InGaAs soğurucuyu, aynalarını Au Schottky metal katmanı ve AlAs/GaAs çeyrek dalga dizisi (ÇDD) yansıtıcısının oluşturduğu bir Fabry- Perot mikrooyuğun içine yerleştirerek sağlanmıştır. Yapıların tasarım ve anal izinde dağılmış parametreli matrisler (S matrisleri) kullanılmıştır. Yansıma, aktarma, kuvantum verimi, ve Schottky metalindeki kayıp hesaplanmış, ve kuvantum verimini artırmak için Sİ3N4 dielektrik kaplama kullanarak ön yüzeyden yansımayı yok etmenin mümkün olduğu gösterilmiştir. Üretilen fotodiyotlar üzerinde yapılan yüksek hız ve tayf verim ölçümleri de sunulmuştur. Anahtar Kelimeler : Seselimli oyuklar, fotodiyotlar, Schottky, dağılmış parametreli matrisler (S matrisleri). iv

Recently, novel photodetectors which employ a multiple-pass detection scheme to increase the efficiency-bandwidth product have been developed. In this the sis, we present our work on AlAs/GaAs resonant cavity enhanced (RCE) Schot- tky photodiodes with an InGaAs absorber. Quantum efficiency enhancement is accomplished by placing the InGaAs absorber inside a Fabry-Perot micro- cavity whose mirrors are formed by the Au Schottky layer and an AlAs/GaAs quarter wave stack (QWS) reflector. In the design and analysis of the struc tures, scattering (S) matrices are used. Reflectivity, transmissivity, quantum efficiency, and the loss in the Schottky metal are calculated, and it is shown that, it is possible to diminish the front-surface reflectivity using a Sİ3N4 di electric coating to optimize the quantum efficiency. High speed and spectral efficiency measurements on fabricated photodiodes are also presented. Keywords : Resonant cavities, photodiodes, Schottky, scattering matrices (S matrices). in