Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 227-233 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:01987002204022700

Les photodiodes à avalanche Hg0,4Cd0,6Te à λ = 1,55 μm. Bruit près de la résonance due au couplage spin-orbite

B. Orsal¹, R. Alabedra¹, M. Valenza¹, G. Lecoy¹, J. Meslage² et C. Boisrobert<sup>3

1</sup>  C.E.M. (CNRS UA 391), Université des Sciences et Techniques du Languedoc, 34060 Montpellier Cedex, France
²  S.A.T., 41, rue Cantagrel, 75013 Paris Cedex, France
³  C.N.E.T. Lannion, route de Trégastel, 22301 Lannion, France

Abstract
This contribution is devoted to the electrical and optical characterization of three Hg1-xCdxTe avalanche photodiodes from planar technology with composition parameter x near 0.6. This alloy composition leads to devices that are well suited for 1.55 μm detection. From the noise analysis under multiplication we intend to show the tight dependence of the ratio k = β/α - of the hole and electron ionization coefficients respectively - upon the ratio Δ/ Eg or x. It so turns out that in these Hg1- xCdxTe alloys around x = 60 %, Δ is very close to Eg therefore k reaches its maximum value. Due to this physical property, this II-VI alloy may be considered as a good candidate among the semiconductor materials from which 1.3 to 1.6 μm avalanche photodiodes could be made and used in the fibre optics transmission systems [1, 2].

Résumé
L'objet de ce papier est la caractérisation électrique et optique de trois photodétecteurs à avalanche Hg1-xCd xTe de technologie planar pour des compositions x différentes mais très voisines de 0,6 pour adapter ces composants à la photodétection à λ =1,55 μm. On montrera par l'analyse du bruit en régime de multiplication la grande dépendance du rapport k = β/α des coefficients d'ionisation respectivement des trous et des électrons en fonction du rapport Δ/ Eg ou de x. En effet, aux environs de x = 0,6 dans l'Hg1-xCdxTe on est très proche de l'égalité Δ = Eg pour laquelle k passe par un maximum. Cette propriété de ce composé II-VI fait qu'il peut être considéré comme un bon candidat pour la réalisation de photodétecteurs à avalanche dans la fenêtre 1,3 à 1,6 μm pour les télécommunications à fibres optiques [1, 2].

PACS
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects: photodielectric effects.
7280E - Electrical conductivity of III V and II VI semiconductors.
2520D - II VI and III V semiconductors.
2560H - Junction and barrier diodes.
4250 - Photoelectric devices.

Key words
cadmium compounds -- II VI semiconductors -- mercury compounds -- II VI semiconductor -- avalanche photodiodes -- noise analysis -- spin orbit resonance split off -- electrical -- optical characterization -- alloy composition -- ionization coefficients -- fibre optics transmission systems -- 1.5 micron -- Hg sub 0.4 Cd sub 0.6 Te