基于表面等离子体共振增强的硅基锗金属-半导体-金属光电探测器的设计研究

金属-半导体-金属光电探测器的光栅结构可激发表面等离子体, 有效增强探测器的吸收. 为深入研究器件结构对于表面等离子体的激发及共振增强的影响, 本文提出了一种具有超薄有源层的硅基锗金属-半导体-金属光电探测器的设计方法. 采用时域有限差分的方法详细分析了光栅周期、光栅厚度、 光栅间距及有源层厚度对于表面等离子体共振增强器件性能的影响, 通过仿真模拟获得了器件的最佳结构, 详细地分析了各个界面激发的表面等离子体及其共振模式对于光谱吸收增强的机理. 仿真结果表明, 有源层锗的厚度为400nm的超薄器件在通信波段具有较高的吸收, 尤其在1550nm波长处器件的归一化的光谱吸收率可以高达53.77%, 增强因子达7.22倍. 利用共振效应能够极大地提高高速器件的光电响应, 为解决光电探测器响应度与响应速度之间的相互制约关系提供了有效途径. 关键词： 表面等离子体 锗探测器 时域有限差分仿真     

Selective epitaxial growth of Ge nanodots with ultra-thin porous alumina membrane

We demonstrate that ultra-thin porous alumina membrane （PAM） is suitable for controlling of both size and site of Ge nanodots on Si substrates. Ge nanodots are grown on Si substrates with PAM as a template at different temperatures with molecular beam epitaxy （MBE） method. Ordered Ge nanodot arrays with uniform size and high density are obtained at 400 and 500 ℃. Spatial frequency spectrums transformed from scanning electron microscopy images through fast Fourier transform are utilized to analyze surface morphologies of Ge nanodots. The long-range well-ordered Ge nanodot arrays form a duplication of PAM at 400 ~C while the hexagonal packed Ge nanodot arrays are comolementarv with PAM at 500℃.