Utilisation des mesures de bruit pour la détermination du photocourant primaire dans les photodiodes à avalanche N+Pπ P+ au silicium

The use of a photodetector requires a satisfactory knowledge about the noise equivalent power which is a function of the multiplication of the charge carriers. In a silicon diode of the type N+PπP+, the extension of the space charge and the impact ionisation together cause an increase in the initial photocurrent. It is the purpose of this paper to make a distinction between these two effects. The former increases the primary photocurrent whereas the latter multiplies it. Noise measurements are used to mark this transition. The authors show in particular that the increase of the primary photocurrent due to the extended space charge region can attain a factor of two (if this value is unknown, the errors in the determination of the noise equivalent power of the photodiode can be substantial).L'utilisation d'un photodétecteur nécessite la connaissance de sa puissance équivalente de bruit qui est une fonction du facteur de multiplication des porteurs de charges. Dans une photodiode au Si du type N+PπP +, l'extension de la zone de charge d'espace et l'ionisation par impact des porteurs entraînent simultanément une augmentation du photocourant initial. L'objet de cet article est de dissocier les deux effets, le premier ayant pour conséquence l'augmentation du photocourant primaire qui sera alors multiplié pour donner le courant résultant. Les mesures de bruit de fond permettent d'atteindre le photocourant non multiplié. Les auteurs montrent dans le cas particulier de ces dispositifs que l'augmentation du photocourant primaire due à l'extension de la charge d'espace peut atteindre un facteur 2. (La non-connaissance de cette valeur entraînant naturellement d'importantes erreurs sur la détermination de la puissance équivalente de bruit de la photodiode en régime de fonctionnement)

Photodiode à avalanche GaAs/GaAlAs a superréseau à λ\lambda = 0,8 μ\mum; bruit et facteur d'excès de bruit

An electro-optic characterization is given for avalanche photodiodes of Schottky or PIN structure, with GaAs/GaAlAs Multi-Quantum well (in 100 Å - 100 Å) superiattice. The devices are of MESA structure and have been made by Molecular Beam Epitaxy (MBE) at CHS, Lille. By this process, one can accurately control the 100 Å width of the barrier and well layers of the MQW (Figs. 4, 5). The devices are to be used for light detection at the $\lambda = 0.8~\mu$m wavelength. We first give the current to voltage characterization by the reverse dark current and the photocurrent. From the measurement of the capacity versus the applied voltage, the profile of impurity concentrations have been determined. The n-type impurity concentration in the superiattice is about $7 \times 10^{15}$ cm$^{-3}$. Last the noise of the devices is analysed under obscurity and light. We give the white noise versus the reverse current, from the range of pure shot noise to impact ionization multiplication noise. That will allow to determine the excess noise factor under a hole-initiated multiplication at $\lambda = 0.727~\mu$m and an electron initiated multiplication at $\lambda = 0.881~\mu$m.L'objet de cette communication est de présenter une caractérisation électrooptique de prototype de photomultiplicateurs solides du type photodiode Schottky ou PIN GaAs/GaAlAs à multipuits quantiques (100 Å – 100 Å) “superréseau". Ces dispositifs de structure MESA sont réalisées en Epitaxie par Jet Moléculaire (E.J.M.) au C.H.S. de Lille. C'est grâce à cette technique d'élaboration que l'on contrôle avec précision les épaisseurs de 100 Å des couches successives (Figs. 4 et 5). Ces photodétecteurs à superréseau protypes à base d'arséniure de gallium sont destinés à la photodétection de rayonnement, de longueur d'onde $\lambda = 0,8~\mu$m. Dans la première partie, nous présenterons les principes physiques des dispositifs à superréseau. Les caractèristiques courant-tension à l'obscurité et sous éclairement en polarisation inverse seront données. On déterminera le profil de concentration des impuretés par la variation de la capacité en fonction de la tension de polarisation. La troisème partie de ce travail est consacrée à l'étude du bruit blanc à l'obscurité et sous éclairement. Nous représenterons la variation de la densité spectrale de courants de bruits depuis le bruit de grenaille jusqu'au bruit de multiplication dû à l'ionisation par impact dans le superréseau. On atteindra ainsi le facteur d'excès de bruit dans le cas d'une injection de trous et d'électrons faite séparément

Étude des sources de bruit BF dans les diodes de commutation PIN à base de silicium amorphe hydrogéné

We present experimental results on low frequency noise in amorphous PIN diodes under forward bias by pulses and by direct current. We have developed a new method using a differential amplifier to measure the noise in pulse regime. The study separates the white noise and the 1/f noise depending on current levels. The white noise can be evaluated by the shot noise through the various interfaces damped by their dynamic impedance. The excess noise shows a behaviour in f−1/2, due to defects in the intrinsic zone and a current dependence in I3/2 , current limited by the NN+ junction

Les photodiodes à avalanche Hg0,4Cd0,6Te à λ = 1,55 μm. Bruit près de la résonance due au couplage spin-orbite

This contribution is devoted to the electrical and optical characterization of three Hg1-xCdxTe avalanche photodiodes from planar technology with composition parameter x near 0.6. This alloy composition leads to devices that are well suited for 1.55 μm detection. From the noise analysis under multiplication we intend to show the tight dependence of the ratio k = β/α - of the hole and electron ionization coefficients respectively — upon the ratio Δ/ Eg or x. It so turns out that in these Hg1- xCdxTe alloys around x = 60 %, Δ is very close to Eg therefore k reaches its maximum value. Due to this physical property, this II-VI alloy may be considered as a good candidate among the semiconductor materials from which 1.3 to 1.6 μm avalanche photodiodes could be made and used in the fibre optics transmission systems [1, 2].L'objet de ce papier est la caractérisation électrique et optique de trois photodétecteurs à avalanche Hg1-xCd xTe de technologie planar pour des compositions x différentes mais très voisines de 0,6 pour adapter ces composants à la photodétection à λ =1,55 μm. On montrera par l'analyse du bruit en régime de multiplication la grande dépendance du rapport k = β/α des coefficients d'ionisation respectivement des trous et des électrons en fonction du rapport Δ/ Eg ou de x. En effet, aux environs de x = 0,6 dans l'Hg1-xCdxTe on est très proche de l'égalité Δ = Eg pour laquelle k passe par un maximum. Cette propriété de ce composé II-VI fait qu'il peut être considéré comme un bon candidat pour la réalisation de photodétecteurs à avalanche dans la fenêtre 1,3 à 1,6 μm pour les télécommunications à fibres optiques [1, 2]

Caractérisation en bruit des photodiodes P.I.N. Hg1-x Cdx Te à λ = 1,3 μm

The purpose of this paper is the characterization of P.I.N. Hg1- xCdxTe photodiodes at λ = 1.3 μm by measurements of 1/f noise. The devices are manufactured for optical transmission systems at λ = 1.3 μm. 1/f noise measurements are presented for two generations of photodiodes of different contact technology. At obscurity the current is determined by generation-recombination (G.R.) at low reverse biased. The 1/f noise is interpreted by Kleinpenning's model. The values of Hooge's constant deduced of noise measurements are comprised between 10-4 and 10 -3. Those results show that devices are homogeneous and there is no difference between the two technologies. On the other hand, the noise of photocurrent and the values of the corner frequency fc between of white noise and 1/f noise show that the quality of contacts of second generation devices is better that the first generation.L'objet de ce travail est la caractérisation des photodétecteurs P.I.N. à Hg1-xCdxTe par des mesures de bruit. Ces photodétecteurs sont réalisés pour fonctionner à la longueur d'onde λ = 1,3 μm pour les télécommunications par fibres optiques. On montrera pour deux générations de composants de technologie de contact différente que le bruit en 1/ f à faible polarisation inverse à l'obscurité est dû au courant G.R. de la diode. Les valeurs de la constante empirique « α » de Hooge déterminées à partir des mesures de bruit sont comprises entre 10-4 et 10 -3, ce qui montre que les dispositifs sont homogènes et qu'il n'y a pas de différence marquée entre les 2 technologies. Par contre, l'analyse du bruit du photocourant et la détermination de la fréquence de coupure fc entre le bruit de Grenaille et le bruit en 1/f montrent que la qualité des contacts des photodiodes de 2e génération est meilleure que celle obtenue sur les diodes de 1re génération

Improved photoluminescence from electrochemically passivated GaSb

A new class of insulating and passivating layers on gallium antimonide has been prepared by means of an electrochemical process. In previous work we used this new process of fabrication of passivating and insulating layers for gating devices made from GaSb/InAs/GaSb nanostructures (Chen Y et al 1994 Superlatt. Microstruct. 15 41 and Chen Y 1995 PhD Thesis Hertford College, Oxford, UK). In this publication we describe the effects of the electrochemical process leading to an improvement of the photoluminescence (PL) after the growth of the passivating layer on GaSb. The PL measurements on <100>, <111A> and <111B> GaSb substrates and on GaSb epilayers grown by MOVPE on GaAs indicate significant improvement of the PL intensity even after 12 months. Similar results have been observed on InGaSb/GaSb superlattice structures