অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টরের নীতি এবং বর্তমান পরিস্থিতি (এপিডি ফটোডিটেক্টর) পার্ট দুই

এর নীতি ও বর্তমান অবস্থাতুষারপাত ফটোডিটেক্টর (এপিডি ফটোডিটেক্টর) পার্ট দুই

2.2 APD চিপ গঠন
যুক্তিসঙ্গত চিপ গঠন উচ্চ কর্মক্ষমতা ডিভাইস মৌলিক গ্যারান্টি হয়. APD এর কাঠামোগত নকশা প্রধানত RC সময় ধ্রুবক, heterojunction এ গর্ত ক্যাপচার, অবক্ষয় অঞ্চলের মাধ্যমে ক্যারিয়ার ট্রানজিট সময় এবং তাই বিবেচনা করে। এর কাঠামোর বিকাশ নীচে সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে:

(1) মৌলিক কাঠামো
সহজতম APD গঠনটি পিন ফটোডিওডের উপর ভিত্তি করে, পি অঞ্চল এবং এন অঞ্চলটি ভারীভাবে ডোপ করা হয় এবং এন-টাইপ বা পি-টাইপ ডাবল-রিপেল্যান্ট অঞ্চলটি সেকেন্ডারি ইলেক্ট্রন এবং গর্ত তৈরি করার জন্য পার্শ্ববর্তী P অঞ্চল বা এন অঞ্চলে চালু করা হয়। জোড়া, যাতে প্রাথমিক ফটোকারেন্টের পরিবর্ধন উপলব্ধি করা যায়। InP সিরিজের উপকরণগুলির জন্য, কারণ হোল ইমপ্যাক্ট আয়নাইজেশন সহগ ইলেক্ট্রন ইমপ্যাক্ট আয়নাইজেশন সহগ থেকে বেশি, এন-টাইপ ডোপিংয়ের লাভ অঞ্চল সাধারণত P অঞ্চলে স্থাপন করা হয়। একটি আদর্শ পরিস্থিতিতে, শুধুমাত্র গর্তগুলিকে লাভ অঞ্চলে ইনজেকশন দেওয়া হয়, তাই এই কাঠামোটিকে একটি গর্ত-ইনজেকশনযুক্ত কাঠামো বলা হয়।

(2) শোষণ এবং লাভ আলাদা করা হয়
InP এর বিস্তৃত ব্যান্ড গ্যাপ বৈশিষ্ট্যের কারণে (InP হল 1.35eV এবং InGaAs হল 0.75eV), InP সাধারণত লাভ জোন উপাদান হিসাবে এবং InGaAs শোষণ জোন উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

(3) শোষণ, গ্রেডিয়েন্ট এবং লাভ (SAGM) কাঠামো যথাক্রমে প্রস্তাবিত
বর্তমানে, বেশিরভাগ বাণিজ্যিক APD ডিভাইসগুলি InP/InGaAs উপাদান ব্যবহার করে, InGaAs শোষণ স্তর হিসাবে, InP উচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অধীনে (>5x105V/cm) ব্রেকডাউন ছাড়াই, একটি লাভ জোন উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই উপাদানের জন্য, এই APD-এর নকশা হল এন-টাইপ ইনপি-তে গর্তের সংঘর্ষের ফলে তুষারপাত প্রক্রিয়া তৈরি হয়। InP এবং InGaAs-এর মধ্যে ব্যান্ড গ্যাপের বড় পার্থক্য বিবেচনা করে, ভ্যালেন্স ব্যান্ডে প্রায় 0.4eV শক্তি স্তরের পার্থক্য InGaAs শোষণ স্তরে উৎপন্ন ছিদ্রগুলিকে InP গুণক স্তরে পৌঁছানোর আগে heterojunction প্রান্তে বাধা দেয় এবং গতি অনেক বেশি হয়। হ্রাস করা হয়েছে, যার ফলে এই APD এর একটি দীর্ঘ প্রতিক্রিয়া সময় এবং সংকীর্ণ ব্যান্ডউইথ। দুটি উপকরণের মধ্যে একটি InGaAsP রূপান্তর স্তর যোগ করে এই সমস্যাটি সমাধান করা যেতে পারে।

(4) শোষণ, গ্রেডিয়েন্ট, চার্জ এবং লাভ (SAGCM) কাঠামো যথাক্রমে প্রস্তাবিত
শোষণ স্তর এবং লাভ স্তরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বন্টন আরও সামঞ্জস্য করার জন্য, চার্জ স্তরটি ডিভাইসের নকশায় প্রবর্তন করা হয়েছে, যা ডিভাইসের গতি এবং প্রতিক্রিয়াশীলতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে।

(5) রেজোনেটর বর্ধিত (RCE) SAGCM গঠন
প্রথাগত ডিটেক্টরগুলির উপরোক্ত সর্বোত্তম ডিজাইনে, আমাদের অবশ্যই এই সত্যটির মুখোমুখি হতে হবে যে শোষণ স্তরের বেধ ডিভাইসের গতি এবং কোয়ান্টাম দক্ষতার জন্য একটি বিপরীত কারণ। শোষণকারী স্তরটির পাতলা বেধ ক্যারিয়ারের ট্রানজিট সময়কে কমিয়ে দিতে পারে, তাই একটি বড় ব্যান্ডউইথ পাওয়া যেতে পারে। যাইহোক, একই সময়ে, উচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতা পাওয়ার জন্য, শোষণ স্তরের পর্যাপ্ত বেধ থাকা প্রয়োজন। এই সমস্যার সমাধান হতে পারে রেজোন্যান্ট ক্যাভিটি (RCE) গঠন, অর্থাৎ ডিস্ট্রিবিউটেড ব্র্যাগ রিফ্লেক্টর (DBR) ডিভাইসের নিচে এবং উপরের দিকে ডিজাইন করা হয়েছে। DBR আয়নাতে কম প্রতিসরাঙ্ক সূচক এবং উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক সূচক সহ দুটি ধরণের উপাদান থাকে এবং দুটি পর্যায়ক্রমে বৃদ্ধি পায় এবং প্রতিটি স্তরের পুরুত্ব সেমিকন্ডাক্টরের ঘটনা আলোক তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1/4 পূরণ করে। ডিটেক্টরের রেজোনেটর গঠন গতির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে, শোষণ স্তরের বেধকে খুব পাতলা করা যেতে পারে এবং বেশ কয়েকটি প্রতিফলনের পরে ইলেক্ট্রনের কোয়ান্টাম দক্ষতা বৃদ্ধি করা হয়।

(6) এজ-কাপল্ড ওয়েভগাইড স্ট্রাকচার (WG-APD)
ডিভাইসের গতি এবং কোয়ান্টাম দক্ষতার উপর শোষণ স্তর পুরুত্বের বিভিন্ন প্রভাবের দ্বন্দ্ব সমাধানের আরেকটি সমাধান হল প্রান্ত-কাপল্ড ওয়েভগাইড কাঠামো প্রবর্তন করা। এই কাঠামোটি পাশ থেকে আলোতে প্রবেশ করে, কারণ শোষণ স্তরটি খুব দীর্ঘ, এটি উচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতা অর্জন করা সহজ এবং একই সময়ে, শোষণ স্তরটি খুব পাতলা করা যেতে পারে, ক্যারিয়ার ট্রানজিট সময় হ্রাস করে। অতএব, এই কাঠামোটি শোষণ স্তরের পুরুত্বের উপর ব্যান্ডউইথ এবং দক্ষতার বিভিন্ন নির্ভরতা সমাধান করে এবং উচ্চ হার এবং উচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতা APD অর্জন করবে বলে আশা করা হচ্ছে। WG-APD এর প্রক্রিয়া RCE APD এর তুলনায় সহজ, যা DBR আয়নার জটিল প্রস্তুতি প্রক্রিয়াকে দূর করে। অতএব, এটি ব্যবহারিক ক্ষেত্রে আরও সম্ভাব্য এবং সাধারণ সমতল অপটিক্যাল সংযোগের জন্য উপযুক্ত।

3. উপসংহার
তুষারপাতের বিকাশফটোডিটেক্টরউপকরণ এবং ডিভাইস পর্যালোচনা করা হয়। InP পদার্থের ইলেক্ট্রন এবং হোল সংঘর্ষের আয়নকরণের হার InAlAs-এর কাছাকাছি, যা দুটি বাহক প্রতীকের দ্বৈত প্রক্রিয়ার দিকে নিয়ে যায়, যা তুষারপাতের সময়কে দীর্ঘায়িত করে এবং শব্দ বৃদ্ধি করে। বিশুদ্ধ InAlAs উপকরণের তুলনায়, InGaAs (P) /InAlAs এবং In (Al) GaAs/InAlAs কোয়ান্টাম ওয়েল স্ট্রাকচারগুলিতে সংঘর্ষের আয়নকরণ সহগগুলির একটি বর্ধিত অনুপাত রয়েছে, তাই শব্দ কার্যক্ষমতা ব্যাপকভাবে পরিবর্তন করা যেতে পারে। কাঠামোর পরিপ্রেক্ষিতে, ডিভাইসের গতি এবং কোয়ান্টাম দক্ষতার উপর শোষণ স্তর পুরুত্বের বিভিন্ন প্রভাবের দ্বন্দ্বগুলি সমাধান করার জন্য অনুরণক বর্ধিত (RCE) SAGCM কাঠামো এবং প্রান্ত-কাপল্ড ওয়েভগাইড কাঠামো (WG-APD) তৈরি করা হয়েছে। প্রক্রিয়াটির জটিলতার কারণে, এই দুটি কাঠামোর সম্পূর্ণ ব্যবহারিক প্রয়োগ আরও অন্বেষণ করা প্রয়োজন।