উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন স্ব-চালিতইনফ্রারেড ফটোডিটেক্টর
ইনফ্রারেডফটোডিটেক্টরশক্তিশালী হস্তক্ষেপ-বিরোধী ক্ষমতা, শক্তিশালী লক্ষ্য শনাক্তকরণ ক্ষমতা, সমস্ত আবহাওয়ায় অপারেশন এবং ভাল গোপনীয়তার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি চিকিৎসা, সামরিক, মহাকাশ প্রযুক্তি এবং পরিবেশগত প্রকৌশলের মতো ক্ষেত্রে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করছে। এর মধ্যে রয়েছে স্ব-চালিতআলোক তড়িৎ সনাক্তকরণবহিরাগত অতিরিক্ত বিদ্যুৎ সরবরাহ ছাড়াই স্বাধীনভাবে কাজ করতে পারে এমন চিপটি তার অনন্য কর্মক্ষমতার (যেমন শক্তির স্বাধীনতা, উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং স্থিতিশীলতা ইত্যাদি) কারণে ইনফ্রারেড সনাক্তকরণের ক্ষেত্রে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। বিপরীতে, সিলিকন-ভিত্তিক বা ন্যারোব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর-ভিত্তিক ইনফ্রারেড চিপের মতো ঐতিহ্যবাহী ফটোইলেকট্রিক সনাক্তকরণ চিপগুলিতে ফটোকারেন্ট তৈরির জন্য ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের বিচ্ছেদ চালানোর জন্য কেবল অতিরিক্ত বায়াস ভোল্টেজের প্রয়োজন হয় না, বরং তাপীয় শব্দ কমাতে এবং প্রতিক্রিয়াশীলতা উন্নত করার জন্য অতিরিক্ত কুলিং সিস্টেমেরও প্রয়োজন হয়। অতএব, ভবিষ্যতে পরবর্তী প্রজন্মের ইনফ্রারেড সনাক্তকরণ চিপের নতুন ধারণা এবং প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা কঠিন হয়ে পড়েছে, যেমন কম বিদ্যুৎ খরচ, ছোট আকার, কম খরচ এবং উচ্চ কর্মক্ষমতা।
সম্প্রতি, চীন এবং সুইডেনের গবেষণা দলগুলি গ্রাফিন ন্যানোরিবন (GNR) ফিল্ম/অ্যালুমিনা/সিঙ্গেল ক্রিস্টাল সিলিকনের উপর ভিত্তি করে একটি অভিনব পিন হেটেরোজংশন স্ব-চালিত শর্ট-ওয়েভ ইনফ্রারেড (SWIR) ফটোইলেকট্রিক সনাক্তকরণ চিপ প্রস্তাব করেছে। ভিন্নধর্মী ইন্টারফেস এবং অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা ট্রিগার হওয়া অপটিক্যাল গেটিং প্রভাবের সম্মিলিত প্রভাবের অধীনে, চিপটি শূন্য পক্ষপাত ভোল্টেজে অতি-উচ্চ প্রতিক্রিয়া এবং সনাক্তকরণ কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করেছে। ফটোইলেকট্রিক সনাক্তকরণ চিপের স্ব-চালিত মোডে 75.3 A/W পর্যন্ত উচ্চ প্রতিক্রিয়া হার, 7.5 × 10¹⁴ জোন্স সনাক্তকরণ হার এবং 104% এর কাছাকাছি একটি বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা রয়েছে, যা একই ধরণের সিলিকন-ভিত্তিক চিপগুলির সনাক্তকরণ কর্মক্ষমতা রেকর্ড 7 অর্ডার মাত্রার দ্বারা উন্নত করে। এছাড়াও, প্রচলিত ড্রাইভ মোডের অধীনে, চিপের প্রতিক্রিয়া হার, সনাক্তকরণ হার এবং বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা যথাক্রমে 843 A/W, 10¹⁵ জোন্স এবং 105% পর্যন্ত উচ্চ, যা বর্তমান গবেষণায় রিপোর্ট করা সর্বোচ্চ মান। ইতিমধ্যে, এই গবেষণাটি অপটিক্যাল যোগাযোগ এবং ইনফ্রারেড ইমেজিংয়ের ক্ষেত্রে ফটোইলেকট্রিক সনাক্তকরণ চিপের বাস্তব-বিশ্বের প্রয়োগও প্রদর্শন করেছে, যা এর বিশাল প্রয়োগের সম্ভাবনা তুলে ধরেছে।
গ্রাফিন ন্যানোরিবন /Al₂O₃/ একক স্ফটিক সিলিকনের উপর ভিত্তি করে তৈরি ফটোডিটেক্টরের আলোক-তড়িৎ কর্মক্ষমতা পদ্ধতিগতভাবে অধ্যয়ন করার জন্য, গবেষকরা এর স্থির (কারেন্ট-ভোল্টেজ বক্ররেখা) এবং গতিশীল বৈশিষ্ট্যগত প্রতিক্রিয়া (কারেন্ট-সময় বক্ররেখা) পরীক্ষা করেছেন। বিভিন্ন বায়াস ভোল্টেজের অধীনে গ্রাফিন ন্যানোরিবন /Al₂O₃/ মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন হেটেরোস্ট্রাকচার ফটোডিটেক্টরের অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্যগুলি পদ্ধতিগতভাবে মূল্যায়ন করার জন্য, গবেষকরা 0 V, -1 V, -3 V এবং -5 V বায়াসে ডিভাইসের গতিশীল বর্তমান প্রতিক্রিয়া পরিমাপ করেছেন, যার অপটিক্যাল পাওয়ার ঘনত্ব 8.15 μW/cm²। বিপরীত পক্ষপাতের সাথে ফটোকারেন্ট বৃদ্ধি পায় এবং সমস্ত পক্ষপাত ভোল্টেজের উপর দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি দেখায়।
অবশেষে, গবেষকরা একটি ইমেজিং সিস্টেম তৈরি করেন এবং স্বল্প-তরঙ্গ ইনফ্রারেডের স্ব-চালিত ইমেজিং সফলভাবে অর্জন করেন। সিস্টেমটি শূন্য পক্ষপাতের অধীনে কাজ করে এবং এতে কোনও শক্তি খরচ হয় না। "T" অক্ষরের প্যাটার্ন সহ একটি কালো মুখোশ ব্যবহার করে ফটোডিটেক্টরের ইমেজিং ক্ষমতা মূল্যায়ন করা হয়েছিল (চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে)।
উপসংহারে, এই গবেষণাটি গ্রাফিন ন্যানোরিবনের উপর ভিত্তি করে স্ব-চালিত ফটোডিটেক্টর সফলভাবে তৈরি করেছে এবং রেকর্ড-ব্রেকিং উচ্চ প্রতিক্রিয়া হার অর্জন করেছে। ইতিমধ্যে, গবেষকরা এইঅত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল ফটোডিটেক্টরএই গবেষণার সাফল্য কেবল গ্রাফিন ন্যানোরিবন এবং সিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসের উন্নয়নের জন্য একটি ব্যবহারিক পদ্ধতি প্রদান করে না, বরং স্ব-চালিত শর্ট-ওয়েভ ইনফ্রারেড ফটোডিটেক্টর হিসাবে তাদের চমৎকার কর্মক্ষমতাও প্রদর্শন করে।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-২৮-২০২৫