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Bias- and Geometry-Dependent Ionization Effects on Waveguide-Integrated Germanium-on-Silicon p-i-n Photodiodes

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Rattachement africain : us, be. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

This work investigates waveguide-integrated vertical p-i-n germanium-on-silicon (Ge-Si) photodiodes under 10-keV X-ray irradiation to evaluate the impact of geometrical features, implant design, and bias during irradiation on total ionizing dose (TID) response. The use of localized p+contact implantation for high efficiency leads to heightened TID sensitivity, due to ionization-induced oxide trapped charges at the top Ge/SiO2interface. This more than doubles the dark current, as compared to designs with continuous contact doping. The TID-induced response of each photodiode design is strongly influenced by bias during irradiation, with increases in dark current up to ~100% for ‒2 V bias, compared to grounded test conditions. This increase is due to electric field enhancement near the Ge/SiO2interface, as demonstrated by technology computer-aided design simulations. The application of forward bias after irradiation leads to swift annealing of TID effects and partial performance recovery due to injection-enhanced tunneling near the Ge/SiO2interface. The observed dark current sensitivities and mitigation by forward bias annealing suggest that Ge-Si photodiodes are well-suited for applications in high-radiation environments.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Bias- and Geometry-Dependent Ionization Effects on Waveguide-Integrated Germanium-on-Silicon p-i-n Photodiodes
Date Crossref
01/04/2026
Éditeur
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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