作者：赵庭晨; 朱思慧; 袁丰; 徐跃
摘要：本文提出了一种新型近红外宽光谱的CMOS单光子雪崩二极管探测器(SPAD)结构,采用深N阱与P-外延层作为主雪崩区,增强了近红外短波光子探测效率;同时在深N阱内形成两个对称的环状次雪崩区,提高了光谱的响应范围。在0.18μm CMOS工艺下对该新型SPAD结构与传统P+/Nwell结构进行了仿真比较,TCAD仿真结果表明在850nm的近红外短波波段,新型SPAD器件的光子探测效率(PDE)达到19.9%,约为P+/Nwell结构的5倍,且在300nm-1000nm宽光谱范围内器件都能得到较高的响应。此外,由于雪崩区场强低,该新型SPAD器件受带-带隧穿效应(BTBT)影响小,暗计数率(DCR)随过偏压变化小,并且在温度低于20℃时DCR都远小于P+/Nwell结构。
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