波导耦合的锗在硅（Ge-on-Si）p-i-n光电二极管中全离子化剂量降解的基本机制

《IEEE Transactions on Nuclear Science》：Fundamental Mechanisms of Total-Ionizing-Dose Degradation in Waveguide-Coupled Germanium-on-Silicon p-i-n Photodiodes

X射线辐照VPIN光电二极管引发TID效应，通过TCAD模拟发现空间电荷区正陷阱电荷增强电场，导致SRH复合和TAT率上升，影响暗电流、正向电流及理想因子，电荷陷阱在Ge/SiO2顶角界面复现实验趋势，而器件高面积/周长比使光电电流和结电容受影响较小。

　　

摘要：

在这项研究中，我们利用经过校准的TCAD模拟技术，研究了VPIN光电二极管在10 keV X射线照射下的TID（陷阱诱导衰减）效应。我们发现，空间电荷区域附近的正电荷会局部增强电场强度，从而提高Shockley–Read–Hall（SRH）效应的产生与复合速率以及陷阱辅助隧穿（TAT）速率，进而影响暗电流、正向电流和理想因子。模拟结果表明，Ge/SiO2界面顶角的电荷陷阱能够准确再现实验观测到的趋势。相比之下，光电流和结电容基本不受影响，这归因于器件较大的面积与周长比，减少了局部界面退化对性能的影响。