উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন স্ব-চালিতইনফ্রারেড ফটোডিটেক্টর
ইনফ্রারেডফটোডিটেক্টরএর শক্তিশালী হস্তক্ষেপ-রোধী ক্ষমতা, শক্তিশালী লক্ষ্যবস্তু শনাক্তকরণ ক্ষমতা, সর্ব-আবহাওয়ায় কার্যক্ষমতা এবং ভালো গোপনীয়তার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি চিকিৎসা, সামরিক, মহাকাশ প্রযুক্তি এবং পরিবেশ প্রকৌশলের মতো ক্ষেত্রগুলিতে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করছে। এদের মধ্যে, স্ব-চালিত যানটি অন্যতম।আলোকবৈদ্যুতিক সনাক্তকরণবাহ্যিক অতিরিক্ত বিদ্যুৎ সরবরাহ ছাড়াই স্বাধীনভাবে কাজ করতে সক্ষম চিপ তার অনন্য কর্মক্ষমতার (যেমন শক্তি স্বাধীনতা, উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং স্থিতিশীলতা ইত্যাদি) কারণে ইনফ্রারেড সনাক্তকরণের ক্ষেত্রে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। এর বিপরীতে, প্রচলিত ফটোইলেকট্রিক সনাক্তকরণ চিপ, যেমন সিলিকন-ভিত্তিক বা ন্যারোব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর-ভিত্তিক ইনফ্রারেড চিপ, ফটোকারেন্ট উৎপাদনের জন্য ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের বিভাজন ঘটাতে অতিরিক্ত বায়াস ভোল্টেজের প্রয়োজন হয়, এবং সেই সাথে থার্মাল নয়েজ কমাতে ও প্রতিক্রিয়াশীলতা বাড়াতে অতিরিক্ত কুলিং সিস্টেমেরও প্রয়োজন হয়। তাই, ভবিষ্যতে পরবর্তী প্রজন্মের ইনফ্রারেড সনাক্তকরণ চিপের নতুন ধারণা এবং প্রয়োজনীয়তা, যেমন কম বিদ্যুৎ খরচ, ছোট আকার, স্বল্প মূল্য এবং উচ্চ কর্মক্ষমতা পূরণ করা কঠিন হয়ে পড়েছে।
সম্প্রতি, চীন ও সুইডেনের গবেষক দল গ্রাফিন ন্যানোরিবন (GNR) ফিল্ম/অ্যালুমিনা/একক স্ফটিক সিলিকনের উপর ভিত্তি করে একটি অভিনব পিন হেটেরোজংশন স্ব-চালিত শর্ট-ওয়েভ ইনফ্রারেড (SWIR) ফটোইলেকট্রিক ডিটেকশন চিপের প্রস্তাব করেছে। হেটেরোজেনাস ইন্টারফেস দ্বারা সৃষ্ট অপটিক্যাল গেটিং এফেক্ট এবং বিল্ট-ইন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সম্মিলিত প্রভাবে, চিপটি শূন্য বায়াস ভোল্টেজে অতি-উচ্চ প্রতিক্রিয়া এবং সনাক্তকরণ কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করেছে। এই ফটোইলেকট্রিক ডিটেকশন চিপটির স্ব-চালিত মোডে প্রতিক্রিয়া হার ৭৫.৩ A/W পর্যন্ত, সনাক্তকরণ হার ৭.৫ × ১০¹⁴ জোন্স এবং বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা প্রায় ১০৪%, যা একই ধরনের সিলিকন-ভিত্তিক চিপগুলির সনাক্তকরণ কর্মক্ষমতাকে রেকর্ড ৭ অর্ডার অফ ম্যাগনিটিউড উন্নত করেছে। এছাড়াও, প্রচলিত ড্রাইভ মোডে, চিপটির প্রতিক্রিয়া হার, সনাক্তকরণ হার এবং বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা যথাক্রমে ৮৪৩ A/W, ১০¹⁵ জোন্স এবং ১০৫% পর্যন্ত, যা বর্তমান গবেষণায় রিপোর্ট করা সর্বোচ্চ মান। একই সাথে, এই গবেষণাটি অপটিক্যাল কমিউনিকেশন এবং ইনফ্রারেড ইমেজিংয়ের ক্ষেত্রে ফটোইলেকট্রিক ডিটেকশন চিপের বাস্তব প্রয়োগ প্রদর্শন করেছে, যা এর বিশাল প্রয়োগ সম্ভাবনাকে তুলে ধরেছে।
গ্রাফিন ন্যানোরিবন /Al₂O₃/ একক স্ফটিক সিলিকন ভিত্তিক ফটোডিটেক্টরের আলোক-বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা পদ্ধতিগতভাবে অধ্যয়ন করার জন্য, গবেষকরা এর স্থির (কারেন্ট-ভোল্টেজ বক্ররেখা) এবং গতিশীল বৈশিষ্ট্যমূলক প্রতিক্রিয়া (কারেন্ট-সময় বক্ররেখা) পরীক্ষা করেছেন। বিভিন্ন বায়াস ভোল্টেজের অধীনে গ্রাফিন ন্যানোরিবন /Al₂O₃/ মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন হেটেরোস্ট্রাকচার ফটোডিটেক্টরের আলোকীয় প্রতিক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য পদ্ধতিগতভাবে মূল্যায়ন করার জন্য, গবেষকরা ৮.১৫ μW/cm² আলোক শক্তি ঘনত্বে ০ V, -১ V, -৩ V এবং -৫ V বায়াসে ডিভাইসটির গতিশীল কারেন্ট প্রতিক্রিয়া পরিমাপ করেছেন। রিভার্স বায়াসের সাথে ফটোকারেন্ট বৃদ্ধি পায় এবং সমস্ত বায়াস ভোল্টেজে একটি দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি প্রদর্শন করে।
অবশেষে, গবেষকরা একটি ইমেজিং সিস্টেম তৈরি করেন এবং সফলভাবে শর্ট-ওয়েভ ইনফ্রারেডের স্ব-চালিত ইমেজিং অর্জন করেন। সিস্টেমটি জিরো বায়াসে কাজ করে এবং এতে কোনো শক্তি খরচ হয় না। ফটোডিটেক্টরটির ইমেজিং ক্ষমতা ‘T’ অক্ষরের নকশাযুক্ত একটি কালো মাস্ক ব্যবহার করে মূল্যায়ন করা হয়েছিল (যেমনটি চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে)।
উপসংহারে, এই গবেষণায় গ্রাফিন ন্যানোরিবনের উপর ভিত্তি করে সফলভাবে স্ব-চালিত ফটোডিটেক্টর তৈরি করা হয়েছে এবং একটি রেকর্ড-ভাঙা উচ্চ প্রতিক্রিয়া হার অর্জন করা হয়েছে। একই সাথে, গবেষকরা এর অপটিক্যাল যোগাযোগ এবং ইমেজিং ক্ষমতা সফলভাবে প্রদর্শন করেছেন।অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল ফটোডিটেক্টরএই গবেষণালব্ধ সাফল্যটি গ্রাফিন ন্যানোরিবন এবং সিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসের বিকাশের জন্য একটি বাস্তবসম্মত পন্থা প্রদানের পাশাপাশি স্ব-চালিত শর্ট-ওয়েভ ইনফ্রারেড ফটোডিটেক্টর হিসেবে এদের উৎকৃষ্ট কার্যকারিতাও প্রদর্শন করে।
পোস্ট করার সময়: ২৮-এপ্রিল-২০২৫