《表1 不同结构Ge/Si APD的性能对比》

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《横向收集结构锗硅半导体雪崩探测器的设计研究》

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图9（a）展示了模拟得到的不同Ge吸收层厚度APD的I-V曲线，发现随着Ge吸收层厚度的增加，雪崩电压提升明显。这是由于Ge层中耗尽区域的增加导致相同偏压下整体电场强度的下降，需要更高的偏压才能满足Si倍增层所需的高电场。图9（b）展示了3 dB带宽特性的对比结果。可以明显看出，随着Ge吸收层厚度的增加，3 dB带宽不断减小。这是由于电子在Ge层中渡越时间增加。如表1所示，随着Ge吸收层厚度的增加，响应度也随之增大。为了实现高的3 dB带宽和响应，本文选择了0.6μm的吸收层厚度，并模拟得到了19.6 GHz的3 dB带宽和0.7 A/W的响应度。同时对图1（b）所示的类似参数的纵向SACM结构进行了同样的模拟仿真，虽然在0.6μm吸收层参数下取得了16.6 GHz的高带宽，但是由于吸收层厚度过薄，器件在雪崩后1 V内就击穿了，使得其无法正常工作。因此，对于传统纵向SACM结构的Ge/Si APD来说，很难简单地通过减少Ge吸收层厚度的方法来提高带宽。这是因为较强的纵向结效应容易导致Ge吸收层厚度降低，从而使Ge层中的电场强度过大，最终导致器件提前击穿。较好的SACM结构Ge/Si APD实验值由参考文献[24-25]给出，也列在表1中。