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InP/InGaAs PIN高速光电探测器是光纤通信系统中的关键器件,同时也是5G规模组网上游发射和接收端的核心部件。伴随着高通信速率以及强通信质量的发展需求,对高性能的光电探测器的研究也提出了更高的要求。PIN光电探测器的高速性能受诸多因素影响比如温度场、电场等,这些物理场的相互作用并不是独立的,它们存在着强或弱的耦合问题,如果采用常规的方法进行分析不仅过程复杂而且也不便通过定量分析来反映真实的多物理场作用下的器件工作状况,本文通过建立PIN光电探测器的等效模型,进行了多物理场耦合的建模仿真工作,并且从实验论证和仿真分析两方面来研究改善InP/InGaAs PIN光电探测器的高速性能的方法。本文所做的具体工作如下:1.分析了InP/InGaAs PIN高速光电探测器的工作原理以及结构特点。对表征其工作性能的若干参数譬如暗电流、响应速度、内量子效率和响应度等进行了理论分析,并重点做了通过等效变换得到器件的等效电路模型的工作。2.对InP/InGaAs PIN光电探测器进行了多物理场耦合的建模仿真工作,在建立的仿真模型上通过有限元分析方法对Zn扩散前后的模型的性能进行了定量分析和对比。主要包括:能带和温度关系、I-V特性、电场强度、光电流与入射波长和温度的关系等。并通过和计算结果进行比对分析,在20V反向偏置电压和100Ω负载电阻下,无Zn扩散优化的PIN光电探测器的3d B带宽增加了49.7%(从7.88GHz到11.8GHz)。3.以InP/InGaAs PIN光电探测器进行多物理场耦合的建模仿真分析结果为基础对器件的外延结构生长进行优化,指导制备器件并进行相关实验测试。通过外延结构设计将In P/InGaAs光电探测器的外延生长完成并制备器件,进行二次离子质谱分析(SIMS)表明降低P型In P生长温度(由873K降低到673K)后Zn扩散得到抑制,对比优化前的外延样品,优化后的外延样品的暗电流降低很多,且对器件加上20V反向偏置电压后3d B带宽测试显示优化后的3d B带宽为11.6 GHz,比优化前的3d B带宽8.1 GHz增加了43.2%,对比仿真结果也说明了多物理场耦合仿真模拟在指导器件外延结构生长优化方面具有很高的可信度。