以矽鍺為材料，用於850nm短距光纖通訊超高增益頻寬積(428GHz)的累增崩潰光二極體

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姓名

李宗儒(Zong-ru Li) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

以矽鍺為材料，用於850nm短距光纖通訊超高增益頻寬積(428GHz)的累增崩潰光二極體
(Using SiGe based avalanche photodiode operating at a wavelength of 850 nm with a gain-bandwidth product of 428 GHz)

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摘要(中)

在本論文研究中，我們提出了一個可操作在830nm波段的矽-矽鍺垂直入射的雪崩光二極體。我們的元件可以藉由操作在崩潰區而最小化因N型基板所產生的擴散電流而造成的低頻roll-off的問題，同時也可以藉由衝擊離子的效應而產生高輸出頻寬。所以我們的元件可以在不使用複雜的SOI技術之下，而達到高輸出頻寬(15.3GHz)以及極高的增益頻寬積(428GHz)。

摘要(英)

In this thesis, we demonstrate a high-performance Si–SiGe-based vertical-illuminated avalanche photodiode (APD) operating in the 830-nm wavelength regime. Under avalanche operation, the low-frequency roll-off caused by the slow diffusion current from the n+ silicon substrate can also be minimized. Also, our device can achieved high bandwidth due to impact-ionization-induced resonant effect. So, a wide bandwidth (15.3 GHz) and an extremely high gain-bandwidth (428 GHz) can be achieved simultaneously in our device without using complex silicon-on-insulator or germanium-on-insulator substrates.

關鍵字(中)

★ 累增光二極體
★ 矽鍺

關鍵字(英)

★ photodiode
★ SiGe.avalanche

論文目次

中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅰ
英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅱ
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅲ
圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅴ
表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅷ
一、導論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
1-1 光纖通訊的歷史．．．．．．．．．．．．．．． 1
1-2 光纖通訊的應用．．．．．．．．．．．．．．． 4
1-3 論文架構．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
二、分離式吸收、傳輸、電荷、累增之矽鍺雪崩光二極體的設計．． 7
2-1 研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7
2-2 元件應用．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2-3 光二極體基本原理．．．．．．．．．．．．．． 10
2-4 光二極體的結構分類．．．．．．．．．．．．． 12
2-4-1 磊晶結構．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
2-4-2 幾何結構．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
2-5 傳統的PIN光二極體．．．．．．．．．．．．． 15
2-6 傳統的矽基底雪崩光二極體．．．．．．．．．． 18
2-7 分離式吸收、傳輸、電荷、增益之矽鍺雪崩光二極體．．．．． 21
2-7-1 磊晶介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．． 21
2-7-2 如何消除低頻3dB頻寬衰減而不使用SOI技術．． 24
2-7-3 降低因元件操作在崩潰區所產生的3dB頻寬衰減． 25
三、分離式吸收、電荷、傳輸、增益之矽鍺雪崩光二極體的製程步驟．．．．．．． 28
四、量測結果與討論．．．．．．．．．．．．．．． 37
4-1 光波網路分析儀(光網儀)量測系統．．．．．．． 37
4-2 光電流與光響應度量測結果．．．．．．．．．． 38
4-3 頻寬量測結果．．．．．．．．．．．．．．．． 40
五、結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 50
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 51

參考文獻

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指導教授

許晉瑋(JIN-WEI SHI)

審核日期

2007-10-12

推文