Broadband optical enhancement of suspended Ge-on-Si infrared absorbers by using backside etching holes and a metallic reflector

作者
Ching-Yu Hsu,Guan-Hong Chen,Jia‐Ming Liu
出处
期刊:Journal of vacuum science and technology [American Vacuum Society]
卷期号:43 (6)
标识
DOI:10.1116/6.0004901
摘要

This work introduces a method for developing a suspended Ge-on-Si structure aimed at improving infrared absorption for photodetector applications. Traditional Ge photodetectors face low responsivities around the near-infrared wavelength of 1550 nm, which is a critical wavelength in optical communications, due to the low absorption coefficient of Ge. This limitation necessitates the use of a thick Ge absorption layer, which can adversely affect the speed of the photodetector. The proposed structure incorporates a backside etching hole array and an Al reflector, forming a resonant-cavity-like structure. This design allows the incident light to follow multiple absorption paths, thereby increasing overall absorbance. We combine the spin-on-glass SiO2 hard mask technique with the tetramethylammonium hydroxide (TMAH) etching process to fabricate these backside holes. The low processing temperature and compatibility of the TMAH solution with CMOS technology are notable advantages. Optical calculations using the transfer-matrix method indicate a significant increase in absorbance for this structure, corroborated by experimental results. The backside hole etching improves the absorbance from 31.42% to 43.28% at 1550 nm. When an Al reflector is added, the absorbance increases further to 59.1%. The Au metal-semiconductor-metal device, integrated with a backside etching hole and an Al reflector, exhibits a high responsivity of 0.84 A/W—twice that of the Ge-on-Si device. This design not only demonstrates broadband absorption efficiency but also holds promise for various optoelectronic device applications.

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
qwe完成签到,获得积分10
刚刚
甜甜圈完成签到 ,获得积分10
2秒前
victory_liu完成签到,获得积分10
4秒前
Skyllne完成签到 ,获得积分10
13秒前
i2stay完成签到,获得积分0
20秒前
licheng完成签到,获得积分10
24秒前
如意的小鸭子完成签到 ,获得积分10
31秒前
lyf完成签到,获得积分10
36秒前
无花果应助憨批采纳,获得10
37秒前
lilyz615完成签到,获得积分10
37秒前
勤奋凡之完成签到 ,获得积分10
38秒前
zhuangbaobao完成签到,获得积分10
41秒前
45秒前
100完成签到,获得积分10
50秒前
憨批发布了新的文献求助10
50秒前
SSDlk完成签到,获得积分10
52秒前
Copyright应助100采纳,获得10
53秒前
高敏完成签到 ,获得积分10
55秒前
冰河完成签到 ,获得积分10
57秒前
苹果大侠完成签到 ,获得积分10
57秒前
Nole应助100采纳,获得10
57秒前
1分钟前
三心草完成签到 ,获得积分10
1分钟前
伯赏万天完成签到,获得积分20
1分钟前
QIU完成签到 ,获得积分10
1分钟前
852应助小机灵采纳,获得10
1分钟前
够了完成签到 ,获得积分10
1分钟前
大力完成签到 ,获得积分0
1分钟前
xuxu213发布了新的文献求助10
1分钟前
安风完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
思源应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
chaosyw完成签到,获得积分10
1分钟前
喵喵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
gj2221423完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Ning00000完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Juzco完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Urusai完成签到,获得积分10
1分钟前
goodsheperd完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7252936
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8875060
关于积分的说明 18734625
捐赠科研通 6933491
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3199831
关于科研通互助平台的介绍 2374606
邀请新用户注册赠送积分活动 2174506