ফটোডিটেক্টরএবং কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য
এই নিবন্ধে ফটোডিটেক্টরের উপাদান ও কার্যপ্রণালী (বিশেষত ব্যান্ড তত্ত্ব-ভিত্তিক প্রতিক্রিয়া কৌশল), সেইসাথে বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের মূল পরামিতি এবং প্রয়োগক্ষেত্রের উপর আলোকপাত করা হয়েছে।
১. মূল নীতি: ফটোডিটেক্টর আলোক-বৈদ্যুতিক ক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে কাজ করে। ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে কন্ডাকশন ব্যান্ডে ইলেকট্রনকে উত্তেজিত করে একটি শনাক্তযোগ্য বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করার জন্য আপতিত ফোটনগুলোকে অবশ্যই পর্যাপ্ত শক্তি (উপাদানটির ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ Eg-এর চেয়ে বেশি) বহন করতে হয়। ফোটনের শক্তি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ব্যস্তানুপাতিক, তাই ডিটেক্টরের একটি “কাট-অফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য” (λc) থাকে – এটি হলো সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য যার মধ্যে এটি সাড়া দিতে পারে, এবং এর বাইরে এটি কার্যকরভাবে সাড়া দিতে পারে না। কাট-অফ তরঙ্গদৈর্ঘ্যটি λc ≈ 1240/Eg (nm) সূত্র ব্যবহার করে অনুমান করা যায়, যেখানে Eg-কে eV এককে পরিমাপ করা হয়।
২. প্রধান সেমিকন্ডাক্টর উপাদানসমূহ এবং তাদের বৈশিষ্ট্যসমূহ:
সিলিকন (Si): ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ প্রায় ১.১২ eV, কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় ১১০৭ nm। ৮৫০ nm-এর মতো স্বল্প তরঙ্গদৈর্ঘ্য শনাক্তকরণের জন্য উপযুক্ত এবং সাধারণত স্বল্প-পাল্লার মাল্টিমোড ফাইবার অপটিক আন্তঃসংযোগের (যেমন ডেটা সেন্টার) জন্য ব্যবহৃত হয়।
গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs): ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ ১.৪২ eV, কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় ৮৭৩ nm। ৮৫০ nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডের জন্য উপযুক্ত হওয়ায়, এটিকে একই উপাদানের VCSEL আলোক উৎসের সাথে একটি একক চিপে সমন্বিত করা যায়।
ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (InGaAs): এর ব্যান্ডগ্যাপের প্রস্থ ০.৩৬~১.৪২ eV-এর মধ্যে সামঞ্জস্য করা যায় এবং কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৮৭৩~৩৫৪২ nm পর্যন্ত বিস্তৃত। এটি ১৩১০ nm এবং ১৫৫০ nm ফাইবার কমিউনিকেশন উইন্ডোর জন্য প্রধান ডিটেক্টর উপাদান, কিন্তু এর জন্য একটি InP সাবস্ট্রেটের প্রয়োজন হয় এবং সিলিকন-ভিত্তিক সার্কিটের সাথে এটিকে সংযুক্ত করা জটিল।
জার্মেনিয়াম (Ge): যার ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ প্রায় ০.৬৬ eV এবং কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় ১৮৭৯ nm। এটি ১৫৫০ nm থেকে ১৬২৫ nm (L-ব্যান্ড) পর্যন্ত পরিসরকে আবৃত করতে পারে এবং সিলিকন সাবস্ট্রেটের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যা দীর্ঘ ব্যান্ড পর্যন্ত সাড়া প্রসারিত করার জন্য এটিকে একটি কার্যকর সমাধান করে তোলে।
সিলিকন জার্মেনিয়াম সংকর (যেমন Si0.5Ge0.5): ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ প্রায় ০.৯৬ eV, কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় ১২৯২ nm। সিলিকনে জার্মেনিয়াম ডোপিং করার মাধ্যমে, সিলিকন সাবস্ট্রেটে প্রতিক্রিয়া তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে দীর্ঘতর ব্যান্ড পর্যন্ত প্রসারিত করা যায়।
৩. অ্যাপ্লিকেশন সিনারিও সংযোগ:
৮৫০ এনএম ব্যান্ড:সিলিকন ফটোডিটেক্টরঅথবা GaAs ফটোডিটেক্টর ব্যবহার করা যেতে পারে।
১৩১০/১৫৫০ এনএম ব্যান্ড:InGaAs ফটোডিটেক্টরপ্রধানত ব্যবহৃত হয়। বিশুদ্ধ জার্মেনিয়াম বা সিলিকন জার্মেনিয়াম সংকর ফটোডিটেক্টরও এই পরিসরটি পূরণ করতে পারে এবং সিলিকন-ভিত্তিক ইন্টিগ্রেশনে এগুলোর সম্ভাব্য সুবিধা রয়েছে।
সার্বিকভাবে, ব্যান্ড তত্ত্ব এবং কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মূল ধারণাগুলোর মাধ্যমে ফটোডিটেক্টরে বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের প্রয়োগ বৈশিষ্ট্য এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিধি পদ্ধতিগতভাবে পর্যালোচনা করা হয়েছে এবং উপাদান নির্বাচন, ফাইবার অপটিক যোগাযোগ তরঙ্গদৈর্ঘ্য উইন্ডো ও ইন্টিগ্রেশন প্রক্রিয়ার ব্যয়ের মধ্যেকার ঘনিষ্ঠ সম্পর্ক তুলে ধরা হয়েছে।
পোস্ট করার সময়: ০৮-এপ্রিল-২০২৬