Optimization of Guard Ring Structures for Superior Dark Current Reduction and Improved Quantum Efficiency in InGaAs/InP APDs

APDS 暗电流 砷化铟镓 光电子学 磷化铟 还原(数学) 砷化镓 材料科学 电流密度 量子 物理 雪崩光电二极管 光学 光电探测器 探测器 数学 几何学 量子力学
作者
Zefang Xu,Yu Chang,Kai Qiao,L. Liu,Linmeng Xu,Mengyan Fang,Chang Su,Fei Yin,Jieying Wang,T.F. Liu,Ming Li,Dian Wang,Lizhi Sheng,Xing Wang
出处
期刊:IEEE Journal of the Electron Devices Society [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:13: 551-557
标识
DOI:10.1109/jeds.2025.3583669
摘要

Avalanche photodiodes (APDs) based on InGaAs/InP are pivotal for applications in low-light detection, yet their performance is often hindered by edge breakdown and high dark currents. This study systematically optimizes guard ring structures to address these challenges, focusing on attached guard rings (AGRs) and floating guard rings (FGRs) through a synergistic approach combining simulation-guided design, fabrication, and experimental validation. We analyze the impact of Zn diffusion depth, AGR/FGR geometries, and electric field distribution on device performance. Experimental results demonstrate that optimized AGR structures reduce dark currents by 70% and enhance quantum efficiency (QE) by 43%, while FGR structures achieve an order-of-magnitude reduction in dark current and a 90% QE improvement compared to non-guarded devices. The breakdown voltage increases by 2.5 V (AGR) and 4 V (FGR), leading to enhanced gain. These advancements highlight the critical role of guard ring optimization in effectively mitigating edge breakdown, offering a pathway to high-sensitivity InGaAs/InP APDs for photon detection technologies.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
wnn完成签到,获得积分10
刚刚
冒险寻羊完成签到,获得积分10
刚刚
liciky完成签到 ,获得积分10
1秒前
BKS发布了新的文献求助10
1秒前
英俊的铭应助橘子采纳,获得10
2秒前
黑猩123完成签到,获得积分10
2秒前
tisansmar发布了新的文献求助10
2秒前
跳跳虎无所不能完成签到 ,获得积分10
2秒前
IvanLIu完成签到 ,获得积分10
3秒前
GaPb氘壬完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
ding应助heidi采纳,获得10
5秒前
NexusExplorer应助平常的行云采纳,获得10
7秒前
8秒前
Yyuan发布了新的文献求助10
8秒前
斯文败类应助仙女采纳,获得10
8秒前
chuanyongcui完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
所所应助skycool采纳,获得10
9秒前
9秒前
小蘑菇应助林二车娜姆采纳,获得10
9秒前
周zhou发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6应助读书的时候采纳,获得10
9秒前
cccyyy完成签到,获得积分10
10秒前
LEESO完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
0x3f发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
菲尼克斯完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
棋士发布了新的文献求助10
13秒前
苏苏发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
青菜发布了新的文献求助30
14秒前
追寻的玉兰完成签到,获得积分10
14秒前
Ustinian完成签到,获得积分10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 15000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5700508
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5138755
关于积分的说明 15230779
捐赠科研通 4855638
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2605400
邀请新用户注册赠送积分活动 1556788
关于科研通互助平台的介绍 1514793