নিম্ন থ্রেশহোল্ড ইনফ্রারেডতুষারধস ফটোডিটেক্টর
ইনফ্রারেড তুষারধস ফটোডিটেক্টর (এপিডি ফটোডিটেক্টর) হল একটি শ্রেণীসেমিকন্ডাক্টর ফটোইলেকট্রিক ডিভাইসযা সংঘর্ষ আয়নীকরণ প্রভাবের মাধ্যমে উচ্চ গেইন তৈরি করে, যার ফলে কয়েকটি ফোটন বা এমনকি একটিমাত্র ফোটনও শনাক্ত করার ক্ষমতা অর্জন করা যায়। তবে, প্রচলিত এপিডি ফটোডিটেক্টর কাঠামোতে, ভারসাম্যহীন বাহক বিক্ষেপণ প্রক্রিয়ার কারণে শক্তির ক্ষয় হয়, যার ফলে অ্যাভালান্স থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজকে সাধারণত ৫০-২০০ ভোল্টে পৌঁছাতে হয়। এটি ডিভাইসের ড্রাইভ ভোল্টেজ এবং রিডআউট সার্কিট ডিজাইনের উপর উচ্চতর চাহিদা তৈরি করে, যা খরচ বাড়ায় এবং এর ব্যাপক প্রয়োগকে সীমিত করে।
সম্প্রতি, চীনা গবেষণায় কম অ্যাভাল্যাঞ্চ থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ এবং উচ্চ সংবেদনশীলতা সম্পন্ন একটি নতুন অ্যাভাল্যাঞ্চ নিয়ার ইনফ্রারেড ডিটেক্টর কাঠামো প্রস্তাব করা হয়েছে। পারমাণবিক স্তরের সেলফ-ডোপিং হোমোজংশনের উপর ভিত্তি করে, এই অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টরটি ইন্টারফেস ডিফেক্ট স্টেটের কারণে সৃষ্ট ক্ষতিকর স্ক্যাটারিংয়ের সমাধান করে, যা হেটেরোজংশনে অনিবার্য। একই সাথে, ট্রান্সলেশন সিমেট্রি ব্রেকিং দ্বারা সৃষ্ট শক্তিশালী স্থানীয় “পিক” বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি ক্যারিয়ারগুলোর মধ্যে কুলম্ব মিথস্ক্রিয়া বাড়াতে, অফ-প্লেন ফোনন মোড দ্বারা প্রভাবিত স্ক্যাটারিং দমন করতে এবং নন-ইকুইলিব্রিয়াম ক্যারিয়ারগুলোর উচ্চ দ্বিগুণকরণ দক্ষতা অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়। কক্ষ তাপমাত্রায়, থ্রেশহোল্ড শক্তি তাত্ত্বিক সীমা Eg (Eg হলো সেমিকন্ডাক্টরের ব্যান্ড গ্যাপ)-এর কাছাকাছি থাকে এবং এই ইনফ্রারেড অ্যাভাল্যাঞ্চ ডিটেক্টরের সনাক্তকরণ সংবেদনশীলতা ১০,০০০ ফোটন স্তর পর্যন্ত পৌঁছায়।
এই গবেষণাটি চার্জ ক্যারিয়ার অ্যাভাল্যাঞ্চের জন্য গেইন মাধ্যম হিসেবে পরমাণু-স্তর স্ব-ডোপড টাংস্টেন ডিসেলেনাইড (WSe₂) হোমোজংশন (দ্বিমাত্রিক ট্রানজিশন মেটাল চ্যালকোজেনাইড, TMD)-এর উপর ভিত্তি করে করা হয়েছে। মিউট্যান্ট হোমোজংশন ইন্টারফেসে একটি শক্তিশালী স্থানীয় “স্পাইক” বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্ররোচিত করার জন্য একটি টপোগ্রাফি স্টেপ মিউটেশন ডিজাইন করে স্থানিক স্থানান্তরণ প্রতিসাম্য ভাঙন ঘটানো হয়।
এছাড়াও, পারমাণবিক পুরুত্ব ফোনন মোড দ্বারা প্রভাবিত বিক্ষেপণ প্রক্রিয়াকে দমন করতে পারে এবং খুব কম ক্ষয়ক্ষতিতে ভারসাম্যহীন বাহকের ত্বরণ ও গুণন প্রক্রিয়া সম্পন্ন করতে পারে। এটি কক্ষ তাপমাত্রায় অ্যাভাল্যাঞ্চ থ্রেশহোল্ড শক্তিকে তাত্ত্বিক সীমার অর্থাৎ সেমিকন্ডাক্টর পদার্থের ব্যান্ডগ্যাপ Eg-এর কাছাকাছি নিয়ে আসে। অ্যাভাল্যাঞ্চ থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ ৫০ ভোল্ট থেকে কমিয়ে ১.৬ ভোল্ট করা হয়েছে, যা গবেষকদের অ্যাভাল্যাঞ্চ চালনার জন্য উন্নত নিম্ন-ভোল্টেজ ডিজিটাল সার্কিট ব্যবহার করার সুযোগ করে দিয়েছে।ফটোডিটেক্টরসেইসাথে ডায়োড এবং ট্রানজিস্টর চালনা করে। এই গবেষণাটি নিম্ন থ্রেশহোল্ড অ্যাভাল্যাঞ্চ মাল্টিপ্লিকেশন এফেক্টের নকশার মাধ্যমে নন-ইকুইলিব্রিয়াম ক্যারিয়ার শক্তির দক্ষ রূপান্তর এবং ব্যবহার উপলব্ধি করে, যা পরবর্তী প্রজন্মের অত্যন্ত সংবেদনশীল, নিম্ন থ্রেশহোল্ড এবং উচ্চ গেইন অ্যাভাল্যাঞ্চ ইনফ্রারেড সনাক্তকরণ প্রযুক্তির বিকাশের জন্য একটি নতুন দৃষ্টিভঙ্গি প্রদান করে।
পোস্ট করার সময়: ১৬ এপ্রিল, ২০২৫