張正陽
陳彥宏

近年來光纖通訊蓬勃發展，使得紅外光偵測器逐漸備受矚目。其中，矽基鍺光偵測器不僅有能吸收紅外光的特性，同時還具備低成本及製程易整合之優勢。而其最大的缺點在於矽與鍺間的異質接面缺陷過多，使得暗電流過高造成功率的損耗以及訊號的干擾，因此降低矽基鍺光偵測器之暗電流為目前重要的議題。在本篇研究中，我們將製作不同p-type摻雜層的矽基鍺光偵測器，並探討其對偵測器特性的影響。此外，我們亦將氧化銦錫(ITO)薄膜應用於矽基鍺光偵測器上，希望藉此降低暗電流以提升光偵測器的元件特性。 本研究之矽基鍺光偵測器為p-i-n結構，在利用減壓化學氣象沉積法(RPCVD)將本質鍺層成長於n-type矽基板後，我們利用RPCVD與電子迴旋氣相沉積法(ECRCVD)成長不同結構p-type摻雜層，並探討其對光偵測器特性之影響。結果顯示利用ECRCVD成長p+-Ge摻雜層的光偵測器相較於其他結構，有較高的響應度0.171 A/W，同時暗電流密度維持於0.542 mA/cm2；響應度較高的原因為p-type摻雜層中硼摻雜濃度較高，使得p-i-n結構中有較大的內建電場，進而有效地分離照光後產生的電子電洞對，以形成較大之光電流。 本篇研究亦使用射頻磁控濺鍍法(RF Sputtering)調控各種不同製程參數(氬氣流量、氧氣流量、腔體壓力)成長ITO薄膜於光偵測器上，藉此降低暗電流並同時探討不同特性ITO對於光偵測器的影響，其中光偵測器之暗電流最低可達1.20×10-7 A，暗電流密度為0.048 mA/cm2。而從實驗結果中顯示，添加了ITO層的光偵測器皆有暗電流下降的現象(1~3個數量級)，其原因為載子濃度高於1018~1019 cm-3的ITO薄膜具有填補半導體表面懸掛鍵之特性，因此能夠降低光偵測器之暗電流。