最新成果：UTC-PD模型 由于只依靠电子作为有源载流子，单行载流子光电探测器(Uni-Traveling-Carrier Photodiode, UTC-PD)具有快速响应，高饱和输出的特点，因此作为不可缺少的关键性元器件，UTC-PD被广泛应用在超高速时分复用光通信、RTD/UTC-PD光电子集成电路和毫米波发生器等系统。 众所周知，传统的PIN型PD由于光生空穴在本征耗尽区的移速较慢，导致空穴积累效应严重，从而形成内建电场，降低了载流子漂移速度；尤其在高光强辐照下，PD处于大注入状态，PIN型PD的响应度显著降低，3dB带宽明显变窄。而相较于PIN型PD，因为前文所述的特殊工作原理，UTC-PD在高光强辐照、大注入状态下则表现出卓越的性能。图1展示了UTC-PD的能带示意图，它是由P型光吸收层和N型宽带隙集结层构成，并且只有电子作为有源载流子。由于电子迁移率远大于空穴迁移率，所以电子的漂移速度具备明显优势；相比于空穴在PD中的积累效应而言，需要更高的入射光强才能导致电子在PD中产生的积累效应（即阈值光强），所以UTC-PD能够有效抑制空间电荷效应 ，这也使得UTC-PD在大入射光强和大电流的状态下依然保持高速的信号输出。 图1. UTC-PD能带示意图 如下图图一。 当然如果入射光强超过阈值，UTC-PD中的电子依然会在吸收层和集结层界面堆积，从而产生内建电场，该内建电场会使集结层的有效电场强度降低，并大幅减小集结层对电子的收集效率，从而造成光电流的饱和效应 。同样的，如图2（b）所示，内建电场所引起的空间电荷效应也会造成UTC-PD在高入射光强下-3dB带宽的陡降。因此，如何制备响应度高、截止频率宽UTC-PD已然成为了发展高速光通信系统的关键所在。 图2. (a）UTC-PD中光电流饱和现象（b）不同入射光强下的小信号RF相应 ，如下图图2。 为此，我们需要对UTC-PD器件内部能带、电场、载流子分布等核心参数进行精准探测和分析，从而对UTC-PD器件结构及材料参数进行优化设计，才能制备响应度高、截止频率宽的UTC-PD。近日，基于Crosslight公司先进的半导体器件设计平台，我司技术团队不断突破技术瓶颈，创新性地开发出了UTC-PD模型，可精准呈现UTC-PD器件内部能带分布，诠释单向载流子输运机制，复现光电流饱和趋势，完美展示频率随辐照光强变化关系等重要的物理现象；此外，我司技术团队对影响UTC-PD器件饱和光电流、工作带宽的物理因素进行了深入探究，研究成果有助于科研人员理清相关敏感参数，对研发面向高速通信系统的UTC-PD具有重要的指导意义，同时对我国光互联通信技术的发展起到了十分积极的作用。 参考文献： J.-W. Shi et al., “High-Speed, High-Responsivity, and High-Power Performance of Near-Ballistic Uni-Traveling-Carrier Photodiode at 1.55-μm Wavelength”, IEEE Photonic Tech. L., 2005, 17(9):1929-1931. T. Ishibashi et al., “Photoresponse characteristics of uni-traveling-carrier photodiodes”, Proceedings of SPIE, 2001, 4283:469-479. Z. Li et al., “High-Saturation-Current Modified Uni-Traveling-Carrier Photodiode with Cliff Layer”, IEEE J. Quantum Elect., 2010, 46(5):626-632.
自从《仿真分析小技巧1》发布后，小赛陆续收到了很多大家积极的反馈，大家普遍认为开办《仿真分析小技巧》栏目的操作属实下饭，学习之后真可谓心满意足，喜笑颜开~~能够得到大家的认可，小赛又多了100分的干劲儿！如图1 欢喜之余，小赛也收到了许多大家在长期仿真计算中难以解决的问题，希望我能为大家解答。看到这些问题后，小赛我在倍感压力的同时也感受到了自己肩上担子的分量。所以小赛也在这里表个态，一定不负众望把《仿真分析小技巧》栏目越办越好！ 近期有朋友问了我这样一个问题：在软件计算完成之后，view result时可否将两条不同的曲线plot在同一张图内显示，不需要导出.txt文件就可立即对比出两条曲线的区别？ 这个问题看似简单，实则不然，小赛绞尽脑汁终于发现了一条可以实现该功能的代码——merge_next。下面将对此代码进行简单的介绍。 首先看一下软件《General Manual》中对本条语句的介绍， merge_next is used to instruct the program to not to plot this curve but to transfer the data and merge the curve into the next plot statement. 该条语句是plot_scan语句下的子语句，其缺省值为“no”，即默认状态下该语句不起作用，欲调用该语句可将其值设置为merge_next = yes。下面举例展示该语句作用：下图是默认不调用该语句情况下， 如图2 view result后会输出两张图片， 如图3，图4 按照如下方式调用该语句： 如图5 则view result后，两曲线将在一张图片中显示，有利于进行数据对比：如图6 本期的《仿真分析小技巧》就讲到这里，希望大家能够有所收获，我们下期再会！
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