> де, - варійовані параметри.
Тунельні струми
Струм міжзонного тунелювання
Струм тунелювання зона-зона (тобто струм, викликаний електронами, безпосередньо туннелирующих через перехід з валентної зони в зону провідності) описується формулою:
Ibreak=A
де? 1? 2, - не залежні від постійні, w- ширина збідненого шару,
Струм тунелювання через рівні пасток
Для тунелювання через рівні пасток характерно, що домішки і дефекти в області просторового заряду виступають як проміжна ланка.
Струм тунелювання через рівні пасток, розташованих в забороненій зоні, визначається виразом:
/surf=A,
Струм витоку
Уявімо струм витоку у вигляді:
=AV
де - провідність витоку.
Кінцева формула:
I=Aqni2? + A + A + A + AV
J=JD0 + JGR0 +++ V
Де JD0, JGR0, n,? 1? 2, Vbi, K1, K2, gs- варійовані параметри.
Моделювання
Процедура наближення експериментальної кривої теоретичної полягає в пошуку мінімуму функціоналу відхилення однієї кривої від іншої.
Мінімізується квадрат відхилення теоретичної кривої від експериментальної.
Для розв'язання задачі мінімізації функціоналу використовується метод градієнтного спуску в поєднанні з методом збурень.
Результати моделювання
Меза-структура
№СлоіСостав слояУровень легіроанія, см - 3 Товщина слоя1Контактнийp + In0.53Ga0.47As: Zn4,5? 10180,46 мкм2Фотодіоднийp-InP: Zn3,2? 10160,49 мкм3ПоглощающійIn0.53Ga0.47As10152,32 мкмБуфернийInP10150,49 мкм4Подложкаn-InP (100) діаметр 51 мм2-5? 1018350 мкм
Таблиця порівняння коефіцієнтів теоретичних та експериментальних значень дифузійного та генераційно-рекомбінаційного струмів в меза-структурі
A=4 * 10-6 см2Теорія (розрахункові дані) ЕксперіментJD05,6 * 10-13 A1,3 * 10-9 A1,4 * 10-7 3,2 * 10-4 JGR04, 8 * 10-11 A6 * 10-10 A1,2 * 10-5 1,5 * 10-4
У таблиці представлені значення параметрів використовуваних в моделі:
Висновок: має місце істотний внесок дифузійної складової, який обумовлений рекомбінацією pn пар (ефективний час життя в? 100 разів менше ніж характерний час життя).
Планарная структура
№Состав слояУровень легірованіяТолщіна слоя1Нелегірован InPн/л1,1 мкм2n-In0.53Ga0.47As1,8? 10162,3 мкм3Буфер n-InP lt; Si gt; 1,2? 10171,1 мкм4Подложка n-InP (100) діаметр 50 , 8 мм2-5 * 1017350 мкм
Таблиця порівняння коефіцієнтів теоретичних та експериментальних значень дифузійного та генераційно-рекомбінаційного струмів в планарної-структурі
A=4 * 10-6 см2Теорія (розрахункові дані) ЕксперіментJD05,6 * 10-13 AТок НЕ обнаружен1,4 * 10-7 струм не обнаруженJGR04,8 * 10-11 A10-13 A1, 2 * 10-5 2,5 * 10-8
У таблиці представлені значення параметрів використовуваних в моделі:
Висновок:
) В області V lt;- 1,9В основний внесок вносить струм міжзонного тунелювання.
) В області - 1,7 lt; V lt;- 0,3В основний внесок тунелювання через рівні пасток.
) В області V gt;- 0,3В? Генераційно-рекомбінаційний струм. З фактором неідеальності n=1,88
) Внесок дифузійного струму lt; 5%
ВИСНОВОК
У ході виконання роботи були досягнуті наступні результати:
· побудовано моделі ВАХ, що враховують вклади дифузійного, генераційно-рекомбінаційного, тунельного, а також струму шунтирующей витоку.
· розроблена методика обробки експериментальних даних, заснована на чисельному моделюванні характеристик на ПЕОМ з використанням варійованих параметрів, значення яких дозволили зробити ряд важливих висновків щодо властивостей фотодіодів і матеріалу InGaAs, з якого вони виготовлені.
· проведено аналіз механізмів струму в фотодиодах на основі ЕС InGaAs
