濾光性偵測元件之模擬分析與研製

Abstract

在使用光偵測器時，由於各類背景雜光的關係，通常須藕合一濾光器以增加訊號雜訊 比。但增加濾光片會增加反射之介面數，價格及裝製的麻煩等問題，因此把光偵測器 與濾光器合併在同一基片，製成一具有過濾效應之偵測元件，即有相當價值。同時亦 可利用薄膜蒸鍍的方法來降低其光反射比。M.B.Prince即曾利用半導體本身之厚度對 光的選擇性，達到光譜之濾光性，結構如圖（１）。唯其製作之程序須作適當厚度之 研磨及做背面之照射的方式，在包裝上相當麻煩，本實驗室上屆研究生何宏哲曾以液 相磊晶術來製作砷化鎵窄頻寬自濾性之光二極體，結構如圖（２），其介面上層之濃 度及厚度為可控制，可省去研磨的麻煩並方便於前面照光，但由於只成長一層，便產 生如下缺點：一、磊昌層濃度過高時，短波長之光會有光子再發射的情況發生，因此 無法壓低其頻譜響應。二、上層磊晶層若濃度較低雖可改進此效應，但又同時也使少 數載子的擴散長度增大，因此光之活性區往表面移動，亦削弱了短波長光之過濾效應 。本篇論文之目地在對過去單層LPE 元件之上述缺點加以改進，即抑制短波長的響應 ，增大峰值之量子效益。我們經由電腦模擬分析出一磊晶三層（高－低－高），濃度 之結構如圖（３），能有效的壓低短波長之頻譜響應，同時也提高了量子效益。 本文中將介絕濾光式偵測器之基本結構，理論分析，以及電腦模擬分析出各種不同磊 晶情況下，峰值及量子效益的改變，並比較理論與實驗以做進一步的探討。