Численное моделирование быстродействующих фотодетекторов на основе материалов типа AIIIBV в диффузионно-дрейфовом приближении

Abstract

В данной статье рассматривается фундаментальная научно-техническая проблема исследования и разработки быстродействующих оптоэлектронных приборов, предназначенных для межэлементных оптических межсоединений в интегральных схемах. В настоящее время разработаны инжекционные лазеры с функционально интегрированными модуляторами излучения и двойными AIIIBV наногетероструктурами, которые, согласно результатам численного моделирования, могут генерировать амплитудно- и частотно-модулированные оптические импульсы длительностью 1 пс и менее. Следовательно, применение лазеров-модуляторов в составе интегральных оптических межсоединений требует технологически совместимых фотодетекторов с субпикосекундным временем отклика. Целью данного исследования является разработка моделей, методов моделирования и прикладного программного обеспечения, позволяющих моделировать процессы транспорта носителей заряда в структурах быстродействующих AIIIBV фотодетекторов и оценивать их основные характеристики. Предлагаемая модель основана на диффузионно-дрейфовом приближении полуклассического подхода к моделированию полупроводниковых приборов. In this paper, we consider the problem of research and development of high-speed optoelectronic devices designed for on-chip optical interconnecting in integrated circuits. Previously, we proposed the injection laser with functionally integrated optical modulator and double AIIIBV heterostructure. Numerical simulation showed that the laser-modulator could generate amplitude- and frequency-modulated optical pulses with the duration of 1 ps or less. Hence, the application of the laser-modulator in on-chip optical interconnection requires technologically capable photodetector with subpicosecond response time. This research is aimed at the development of model, numerical simulation technique and applied software allowing to describe carrier transport in high-speed AIIIBV photosensitive devices and estimate their expected characteristics. The model is based on the drift-diffusion approximation of the semiclassical approach to simulation of semiconductor devices.