[发明专利]一种MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路与扩频方法

说明书

技术领域

本发明涉及超高速光通信系统中的紫外光探测器等效电路的构建，特别是一种 MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路的建立及其在超高速片上集成电路中的扩频方法。

背景技术

目前，MgZnO基日盲紫外光探测器由于在紫外通讯、导弹预警以及火焰探测等方面 具有巨大的应用潜力而受到人们的广泛关注。在众多的半导体材料中，MgZnO宽带隙半导体 材料具有卓越的材料特性。首先，MgZnO随Mg组分的增加其带隙宽度在3.37～7.8eV之间变 化，对应的波长范围为370～159nm，更适于日盲区紫外光探测器的制备，且以其制备的紫外 光探测器反向漏电流小，可以稳定工作在高温、强辐射条件下。其次，MgZnO具有匹配的单晶 衬底，生长温度低(100-750℃)，无毒无害且原料丰富。基于这些优点，MgZnO非常适于制备 高性能日盲紫外光探测器。MgZnO基金属-半导体-金属(Metal-Semiconductor-Metal，MSM) 紫外光探测器作为紫外光探测系统的核心器件之一，建立精确、简单的等效电路模型对于 提高电路设计精度和光电集成电路的成功率有着至关重要的作用。

然而，目前的MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路的建立以及其在高频的实际应用 中还存在若干技术问题尚待解决：1)由于对MgZnO材料的认识还不十分充分，因而从理论上 深入分析MgZnO基MSM紫外光探测器的器件性质，建立实用的等效电路模型的工作成果在这 一领域比较少见；2)现阶段，MgZnO基MSM紫外光探测器在应用中存在着下降时间长，响应速 度慢等问题，不适用于现在的高速光通信系统。因此，如何设计一种准确、高效、适于高频应 用的新型MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路，解决目前MgZnO基MSM紫外光探测器所面临的 现实问题，实属当前业界的重要研究课题之一。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，利用材料特性，在求解连续性方程和输运方程 的基础上，引入探测器的寄生量，建立精度较高的MgZnO基MSM紫外光探测器的半物理半经 验等效电路。同时，在此探测器等效电路的基础上，分别利用电感峰化技术和电感电容峰化 技术对探测器进行扩频，使该MgZnO基MSM紫外光探测器具有高效、响应速度快和适于超高 速光通信系统等特点，以克服现有MgZnO基MSM光探测器在仿真与应用中的不足。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

根据本发明实施例给出的实施方式，一种MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路的扩 频方法，包括下述步骤：

1)根据MgZnO基MSM紫外光探测器的结构和实验结果设置结构参数、材料参数和入 射光参数；

2)将步骤1)得到的结构、材料和入射光参数代入输运方程和连续性方程中，通过 对输运方程和连续性方程进行联立求解，计算MgZnO基MSM紫外光探测器的瞬态电流；

3)利用步骤1)得到的结构、材料和入射光参数，求解MgZnO基MSM紫外光探测器的 包括存储电容、寄生电容、寄生电感、寄生电阻和漏电阻在内的寄生量，用来等效MgZnO基 MSM紫外光探测器的寄生效应；

4)在步骤2)所得的探测器瞬态电流基础上，充分考虑步骤3)的寄生量对MgZnO基 MSM紫外光探测器的影响，将存储电容、漏电阻、寄生电阻、寄生电容和寄生电感加入等效电 路模型中，得到MgZnO基MSM紫外光探测器的半物理半经验等效电路模型；

5)利用电感峰化技术或电感电容峰化技术对MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路 模型进行峰值增益等效电路的构建，初步设置扩频电感或扩频电感和扩频电容的取值范围 和步长，得到峰值增益等效电路在该扩频电感或扩频电感和电容的取值范围内的最大带 宽；

6)判断峰值增益等效电路在该范围的最大带宽是否为极大值，如果是，则进入步 骤7)，判断该扩频电感或扩频电感和电容是否满足精度要求；如果不是极大值，则重复步骤 5)-6)，调整扩频电感或扩频电感和扩频电容的取值范围，再次寻找最大值，直至满足要求；

7)判断峰值增益等效电路的最佳扩频电感或扩频电感和扩频电容是否满足精度， 如果满足精度要求，则能够得到MgZnO基MSM紫外光探测器的峰值增益等效电路的带宽最大 值；如果不满足精度要求，则要重复步骤5)-7)，直至满足要求。