Breitbandiger, hocheffizienter Photodetektor basierend auf dem SiGe-Materialsystem

Der Austausch mit hohen Datenraten auf elektrischen Leitungen wird selbst über kurze Entfernungen zunehmend problematisch，weil Dispersion und Dämpfung die Signalqualität beinträchtigen. Bei der Datenübertragung über optische Medien treten diese Effekte erst bei ungleich höheren Geschwindigkeiten auf. Optische Verfahren könnten breite Verwendung finden，wenn die Empfänger monolithisch mit Silizium-Schaltungen integriertwerden können.硅锗光电探测器具有很高的集成潜力，因为锗和硅锗一样在IV半导体集团中得到广泛应用，并在工业上得到广泛的应用。Außerdem besitzt Germanium im Vergleich zu Silizium ein wesentlich höheres Absorptionsvermögen im infraroten Spektrenchreich der optischen Nachrichtentechnik，während Silizium dort nahezu transparent ist.在硅衬底集成电路的前处理中，超高速锗光电探测器可实现80 Gbit/s的高速韦尔登传输。在德国，PIN光电二极管具有一个39 GHz的世界级带宽。Darauf aufbauend sollen Detektoren für den vertikalen Lichteinfall realisiert韦尔登，die konkurrierende Anforderungen nach großer Bandbreite und hoher Quantenefizienz bei einfacher optischer Einkopplung möglichst gut erfüllen.这些Ziele erfordern neuartige Ansätze sowohl beim Wachstum als auch beim simulationsgestützten Entwurf.硅衬底上的分子束外延（MBE）发光。Schwerpunkte der Forschung sind Herstellung Scholter Dotierübergänge in Germanium für den schnellen，felgetriebenen Transport der photogenerierten Ladungsträger，die gezielte Anpassung der Gitterconstanten von Ge und Si mit dünnen，integrationsfreundlichen virtuellen Substrattechniken，具有弹性弯曲的量子结构和具有Kohlenstoff（C）的内部Schichten的研究Dotierung und der Entwurf und die Realisierung von Bauelementen mit niedrigen Serienwiderständen. Wellenoptische Simulationen zielen auf den Entwurf von technologisch realisierbaren Einkoppelstrukturen，die bei vertikalem Lichteinfall eine Wellenausbreitung parallel zur Waferoberfläche im Absorber bearken und somit die Quantenffizienz steigern.这是一个物理动力学的光电二极管模型，它在中端有一个高频率的光电特性。

Der Austausch mit hohen Datenraten auf elektrischen Leitungen wird selbst über kurze Entfernungen zunehmend problematisch, weil Dispersion und Dämpfung die Signalqualität beeinträchtigen. Bei der Datenübertragung über optische Medien treten diese Effekte erst bei ungleich höheren Geschwindigkeiten auf. Optische Verfahren könnten breite Verwendung finden, wenn die Empfänger monolithisch mit Silizium-Schaltungen integriertwerden können. Silizium-Germanium-Photodetektoren sind vielversprechende Empfangselemente mit hohem Integrationspotential, weil Germanium ebenso wie Silizium zu den Gruppe IVHalbleitern gehört und bereits zur industriellen Herstellung von sehr schnellen Hetero- Bipolartransistoren verwendet wird. Außerdem besitzt Germanium im Vergleich zu Silizium ein wesentlich höheres Absorptionsvermögen im infraroten Spektralbereich der optischen Nachrichtentechnik, während Silizium dort nahezu transparent ist. In dem Vorhaben sollen auf Silizium-Substraten integrierte, ultraschnelle Germanium- Photodetektoren für Anwendungen bei 80 Gbit/s und darüber entwickelt werden. In Vorarbeiten wurden bereits Germanium-PIN-Photodioden mit einer derzeit weltweit einzigartigen Bandbreite von 39 GHz demonstriert. Darauf aufbauend sollen Detektoren für den vertikalen Lichteinfall realisiert werden, die konkurrierende Anforderungen nach großer Bandbreite und hoher Quanteneffizienz bei einfacher optischer Einkopplung möglichst gut erfüllen. Diese Ziele erfordern neuartige Ansätze sowohl beim Wachstum als auch beim simulationsgestützten Entwurf. Das Wachstum erfolgt mit Molekularstrahlepitaxie (MBE) auf Silizium-Substraten. Schwerpunkte der Forschung sind hier die Herstellung abrupter Dotierübergänge in Germanium für den schnellen, feldgetriebenen Transport der photogenerierten Ladungsträger, die gezielte Anpassung der Gitterkonstanten von Ge und Si mit dünnen, integrationsfreundlichen virtuellen Substrattechniken, die Untersuchung von Quantenstrukturen mit gezielter elastischer Verspannung und von intrinsischen Schichten mit Kohlenstoff (C)-Dotierung und der Entwurf und die Realisierung von Bauelementen mit niedrigen Serienwiderständen. Wellenoptische Simulationen zielen auf den Entwurf von technologisch realisierbaren Einkoppelstrukturen, die bei vertikalem Lichteinfall eine Wellenausbreitung parallel zur Waferoberfläche im Absorber bewirken und somit die Quanteneffizienz steigern. Die Erstellung eines physikalisch motivierten Photodiodenmodells steht im Mittelpunkt einer optoelektronischen Charakterisierung bis in den Höchstfrequenzbereich.