Simulation de la dégradation des courants d'obscurité et photogénéré d’un photodétecteur Ge rapide

Mercredi 23 Mars 2022 à 13h
 

        La communication de données dépend largement des réseaux de fibres optiques, en raison de leur débit élevé et de leur efficacité de transmission sur de plus grandes distances. Au fil des décennies, la technologie des semi-conducteurs à base de silicium a étè bien établi le domaine de fabrication des dispositifs électroniques intégrés, des circuits et des guides d’ondes optiques. Pour assurer sa fonction, cette technologie utilise des lasers à semi-conducteurs intégrés, des guides d'ondes, des modulateurs, des mélangeurs, des coupleurs de lumière et des détecteurs. Le photodétecteur Ge à grande vitesse étudié dans ce travail est fabriqué à l'aide de la technologie conventionnelle des dispositifs planaires en silicium. Ce dispositif photonique à base de Si est presque un système sur puce qui intègre la photonique et l'électronique sur la même plaque. Par conséquent, les obstacles rencontrés pour l’amélioration des performances, de la durée de vie et de la fiabilité de ces dispositifs sont presque identiques à la technologie du silicium.
          Dans ce projet, la fiabilité des photodétecteurs Ge utilisés dans le cadre de la photonique sur Si est étudiée à l'aide de la simulation TCAD. Ce travail s'inscrit principalement dans une perspective de simulation afin de mieux comprendre l'origine physique du courant d'obscurité et de la dégradation de la sensibilité qui a été précédemment observée dans des expériences de fiabilité sous contrainte. Il est montré que la recombinaison de volume et d'interface modifie principalement les courants d'obscurité et sous éclairement dominés par les mécanismes SRH, tandis que les charges fixes et les densités d’état d’interface Dit ont un impact important sur le courant d'obscurité dominé par les effets tunnel bande à bande. Cette distinction essentielle montre la nécessité d’identifier les mécanismes de transport dominants dans les photodétecteurs en utilisant la mesure de l'énergie d'activation, afin de mieux diagnostiquer l'origine de la dégradation des performances. Ceci renforce également la nécessité d'une passivation adéquate de toutes les interfaces pour atteindre une durée de vie plus longue des composants.