为何硅光集成探测器的失效界面在P型界面

在2020合集第154页，有IMEC对锗硅电吸收调制器，锗硅探测器的一个可靠性分析，给出的内部温度分布和失效界面。

这里有个疑问，“锗和硅的界面，为什么只是在右侧温度高导致失效，而不是全部的锗硅界面？”

额~~~，这个疑问在我看起来好像不需要解释，像人每天都要呼吸空气一样，P型半导体的电阻大，所以更热。

既然聊到这里，今天略写几句。

在硅波导（蓝色）上，放置锗单晶层，如下所示的紫色区域。有纵向PIN，也有横向PIN，（因为分类较多，可参考行业报告-用于光模块的硅光集成芯片技术与市场中的相关章节）。

合集中154页，IMEC是横向PIN结构，无锗接触，我用这个来解释

首先硅刻蚀相应的形状，且后期做杂质掺入，形成P型半导体和N型半导体，

P型半导体中，原子共价键不满，形成了部分“空穴”

N型半导体，则是有多余的自由电子。

当锗吸收了光的能量，价电子被光从原子核外层击落，形成自由电子，原子核留下了“空穴”，这些载流子们在外加电场的作用下，被收集形成电流。

无论是P型半导体，还是N型半导体，电流的形成都是由“电子”移动形成的。

N型半导体中的电子流动，是直接形成的流动。

而空穴实际上是不动的，它就是“缺”外层价电子的一个“空洞”而已，空穴的移动是等效移动，本质依然是自由电子在电场的作用下移动，宏观上好像“空穴”在反向移动。

N型半导体，是自由电子直接移动

P型半导体，是空穴间接移动，所以迁移率不如N型半导体那么好。

同样的掺杂浓度，P型半导体电阻比N型半导体更大。串联电阻产生的热量与电流与串联电阻有关，电流一样，电阻有差异，串联电阻产生的热量就有了分布不均匀的现象。

在P型半导体的电流路径中，也就是右侧，电流在锗和硅的界面，二者晶格不适配，出现暗点/暗线，这个界面在内热的状态下，更容易裂开，接触电阻更大，热量更集中，热熔融就极易发生在这里。

审核编辑 ：李倩