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為何硅光集成探測器的失效界面在P型界面

倩倩 ? 來源:光通信女人 ? 作者:光通信女人 ? 2022-09-05 10:12 ? 次閱讀
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在2020合集第154頁,有IMEC對鍺硅電吸收調(diào)制器,鍺硅探測器的一個可靠性分析,給出的內(nèi)部溫度分布和失效界面。

這里有個疑問,“鍺和硅的界面,為什么只是在右側(cè)溫度高導(dǎo)致失效,而不是全部的鍺硅界面?”

額~~~,這個疑問在我看起來好像不需要解釋,像人每天都要呼吸空氣一樣,P型半導(dǎo)體電阻大,所以更熱。

既然聊到這里,今天略寫幾句。

b81d709e-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

在硅波導(dǎo)(藍(lán)色)上,放置鍺單晶層,如下所示的紫色區(qū)域。有縱向PIN,也有橫向PIN,(因?yàn)榉诸愝^多,可參考行業(yè)報告-用于光模塊的硅光集成芯片技術(shù)與市場中的相關(guān)章節(jié))。

合集中154頁,IMEC是橫向PIN結(jié)構(gòu),無鍺接觸,我用這個來解釋

b83a52ae-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

首先硅刻蝕相應(yīng)的形狀,且后期做雜質(zhì)摻入,形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體,

b84a364c-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

P型半導(dǎo)體中,原子共價鍵不滿,形成了部分“空穴”

b86b062e-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

N型半導(dǎo)體,則是有多余的自由電子。

b88cd0ec-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

當(dāng)鍺吸收了光的能量,價電子被光從原子核外層擊落,形成自由電子,原子核留下了“空穴”,這些載流子們在外加電場的作用下,被收集形成電流。

b8cb987c-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

無論是P型半導(dǎo)體,還是N型半導(dǎo)體,電流的形成都是由“電子”移動形成的。

N型半導(dǎo)體中的電子流動,是直接形成的流動。

b8e4778e-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

而空穴實(shí)際上是不動的,它就是“缺”外層價電子的一個“空洞”而已,空穴的移動是等效移動,本質(zhì)依然是自由電子在電場的作用下移動,宏觀上好像“空穴”在反向移動。

b906b1f0-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

N型半導(dǎo)體,是自由電子直接移動

P型半導(dǎo)體,是空穴間接移動,所以遷移率不如N型半導(dǎo)體那么好。

同樣的摻雜濃度,P型半導(dǎo)體電阻比N型半導(dǎo)體更大。串聯(lián)電阻產(chǎn)生的熱量與電流與串聯(lián)電阻有關(guān),電流一樣,電阻有差異,串聯(lián)電阻產(chǎn)生的熱量就有了分布不均勻的現(xiàn)象。

b9234c98-2cbe-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

在P型半導(dǎo)體的電流路徑中,也就是右側(cè),電流在鍺和硅的界面,二者晶格不適配,出現(xiàn)暗點(diǎn)/暗線,這個界面在內(nèi)熱的狀態(tài)下,更容易裂開,接觸電阻更大,熱量更集中,熱熔融就極易發(fā)生在這里。

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:Y8T248 為何硅光集成探測器的失效界面在P型界面

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