Investigation into the electrical contacting of the GeSn base of a phototransistor

This Master's thesis presents a comprehensive investigation into the electrical contacting of the n-type Germanium-Tin (GeSn) base layer for a heterojunction phototransistor (HPT). The performance of such a device is critically dependent on the formation of low-resistance, non-rectifying ohmic contacts to minimize parasitic series resistance and maximize optical gain. The study encompasses the epitaxial growth of GeSn heterostructures via Molecular Beam Epitaxy (MBE), their structural characterization using High-Resolution X-Ray Diffraction (HR-XRD), and the engineering of metal contacts. Two distinct metallization schemes were systematically compared: pure Aluminium (Al), selected for its favorable work function match with n-GeSn, and a Nickel/Aluminium (Ni/Al) bilayer, chosen for its potential to form a superior interfacial compound. The electrical performance of the contacts was quantitatively evaluated using the Transfer Length Method (TLM) and current-voltage (I-V) characterization.

Questa tesi di Laurea Magistrale presenta un'indagine completa sulla realizzazione di contatti elettrici per lo strato base in Germanio-Stagno (GeSn) di tipo n di un fototransistor a eterogiunzione (HPT). Le prestazioni di tale dispositivo dipendono criticamente dalla formazione di contatti ohmici a bassa resistenza e non raddrizzanti, per minimizzare le resistenze parassite e massimizzare il guadagno ottico. Lo studio comprende la crescita epitassiale di eterostrutture di GeSn tramite Epitassia da Fascio Molecolare (MBE), la loro caratterizzazione strutturale mediante Diffrazione di Raggi X ad Alta Risoluzione (HR-XRD) e l'ingegnerizzazione dei contatti metallici. Sono stati confrontati sistematicamente due diversi schemi di metallizzazione: l'Alluminio (Al) puro, selezionato per il suo buon allineamento in lavoro di uscita con il GeSn di tipo n, e un bilayer Nichel/Alluminio (Ni/Al), scelto per il suo potenziale nel formare un composto interfacciale superiore. Le prestazioni elettriche dei contatti sono state valutate quantitativamente mediante il Metodo della Lunghezza di Trasferimento (TLM) e la caratterizzazione corrente-tensione (I-V).