নীতি এবং বর্তমান পরিস্থিতিতুষারপাতের ফটোডিটেক্টর (APD ফটোডিটেক্টর) দ্বিতীয় অংশ
২.২ এপিডি চিপ গঠন
যুক্তিসঙ্গত চিপ কাঠামো উচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন ডিভাইসের মৌলিক গ্যারান্টি। APD-এর কাঠামোগত নকশা মূলত RC সময় ধ্রুবক, হেটেরোজংশনে গর্ত ক্যাপচার, অবক্ষয় অঞ্চলের মধ্য দিয়ে ক্যারিয়ার ট্রানজিট সময় ইত্যাদি বিবেচনা করে। এর কাঠামোর বিকাশের সারসংক্ষেপ নীচে দেওয়া হল:
(১) মৌলিক কাঠামো
সবচেয়ে সহজ APD কাঠামোটি PIN ফটোডায়োডের উপর ভিত্তি করে তৈরি, P অঞ্চল এবং N অঞ্চল ভারীভাবে ডোপ করা হয়, এবং N-টাইপ বা P-টাইপ দ্বিগুণ-প্রতিরোধক অঞ্চলটি সংলগ্ন P অঞ্চল বা N অঞ্চলে প্রবর্তন করা হয় যাতে প্রাথমিক আলোক প্রবাহের পরিবর্ধন উপলব্ধি করা যায়। InP সিরিজের উপকরণগুলির জন্য, যেহেতু গর্ত প্রভাব আয়নীকরণ সহগ ইলেকট্রন প্রভাব আয়নীকরণ সহগের চেয়ে বেশি, তাই N-টাইপ ডোপিংয়ের লাভ অঞ্চলটি সাধারণত P অঞ্চলে স্থাপন করা হয়। একটি আদর্শ পরিস্থিতিতে, কেবল গর্তগুলি লাভ অঞ্চলে ইনজেক্ট করা হয়, তাই এই কাঠামোটিকে একটি গর্ত-ইনজেক্টেড কাঠামো বলা হয়।
(2) শোষণ এবং লাভ আলাদা করা হয়
InP-এর প্রশস্ত ব্যান্ড গ্যাপ বৈশিষ্ট্যের কারণে (InP হল 1.35eV এবং InGaA হল 0.75eV), InP সাধারণত লাভ জোন উপাদান হিসেবে এবং InGaAs হল শোষণ জোন উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
(3) যথাক্রমে শোষণ, গ্রেডিয়েন্ট এবং লাভ (SAGM) কাঠামো প্রস্তাবিত
বর্তমানে, বেশিরভাগ বাণিজ্যিক APD ডিভাইস InP/InGaAs উপাদান ব্যবহার করে, InGaAs শোষণ স্তর হিসেবে, InP উচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অধীনে (>5x105V/cm) ভাঙ্গন ছাড়াই, লাভ জোন উপাদান হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই উপাদানের জন্য, এই APD এর নকশা হল N-টাইপ InP-তে গর্তের সংঘর্ষের মাধ্যমে হিমবাহ প্রক্রিয়া তৈরি হয়। InP এবং InGaAs এর মধ্যে ব্যান্ড গ্যাপের বৃহৎ পার্থক্য বিবেচনা করে, ভ্যালেন্স ব্যান্ডে প্রায় 0.4eV শক্তি স্তরের পার্থক্য InGaAs শোষণ স্তরে উৎপন্ন গর্তগুলিকে InP গুণক স্তরে পৌঁছানোর আগে হেটেরোজংশন প্রান্তে বাধাগ্রস্ত করে এবং গতি অনেক কমে যায়, যার ফলে দীর্ঘ প্রতিক্রিয়া সময় এবং এই APD এর ব্যান্ডউইথ সংকীর্ণ হয়। দুটি উপাদানের মধ্যে একটি InGaAsP ট্রানজিশন স্তর যুক্ত করে এই সমস্যার সমাধান করা যেতে পারে।
(৪) যথাক্রমে শোষণ, গ্রেডিয়েন্ট, চার্জ এবং লাভ (SAGCM) কাঠামো প্রস্তাবিত
শোষণ স্তর এবং লাভ স্তরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিতরণকে আরও সামঞ্জস্য করার জন্য, ডিভাইস ডিজাইনে চার্জ স্তরটি প্রবর্তন করা হয়, যা ডিভাইসের গতি এবং প্রতিক্রিয়াশীলতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে।
(৫) রেজোনেটর এনহ্যান্সড (RCE) SAGCM স্ট্রাকচার
ঐতিহ্যবাহী ডিটেক্টরের উপরোক্ত সর্বোত্তম নকশায়, আমাদের অবশ্যই এই সত্যটি মোকাবেলা করতে হবে যে শোষণ স্তরের পুরুত্ব ডিভাইসের গতি এবং কোয়ান্টাম দক্ষতার জন্য একটি পরস্পরবিরোধী ফ্যাক্টর। শোষণ স্তরের পাতলা পুরুত্ব ক্যারিয়ার ট্রানজিট সময় কমাতে পারে, তাই একটি বৃহৎ ব্যান্ডউইথ পাওয়া যেতে পারে। তবে, একই সময়ে, উচ্চতর কোয়ান্টাম দক্ষতা অর্জনের জন্য, শোষণ স্তরের পর্যাপ্ত পুরুত্ব থাকা প্রয়োজন। এই সমস্যার সমাধান হতে পারে অনুরণন গহ্বর (RCE) কাঠামো, অর্থাৎ, বিতরণ করা ব্র্যাগ প্রতিফলক (DBR) ডিভাইসের নীচে এবং উপরে ডিজাইন করা হয়েছে। DBR আয়নাতে কম প্রতিসরাঙ্ক এবং উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক সহ দুটি ধরণের উপকরণ থাকে এবং দুটি পর্যায়ক্রমে বৃদ্ধি পায় এবং প্রতিটি স্তরের পুরুত্ব সেমিকন্ডাক্টরে আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1/4 পূরণ করে। ডিটেক্টরের অনুরণন কাঠামো গতির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে, শোষণ স্তরের পুরুত্ব খুব পাতলা করা যেতে পারে এবং বেশ কয়েকটি প্রতিফলনের পরে ইলেকট্রনের কোয়ান্টাম দক্ষতা বৃদ্ধি পায়।
(6) এজ-কাপল্ড ওয়েভগাইড স্ট্রাকচার (WG-APD)
ডিভাইসের গতি এবং কোয়ান্টাম দক্ষতার উপর শোষণ স্তরের পুরুত্বের বিভিন্ন প্রভাবের দ্বন্দ্ব সমাধানের আরেকটি সমাধান হল প্রান্ত-সংযুক্ত তরঙ্গগাইড কাঠামো প্রবর্তন করা। এই কাঠামোটি পাশ থেকে আলোতে প্রবেশ করে, কারণ শোষণ স্তরটি খুব দীর্ঘ, উচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতা অর্জন করা সহজ, এবং একই সাথে, শোষণ স্তরটিকে খুব পাতলা করা যেতে পারে, যা 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 প্রক্রিয়াটি RCE APD এর তুলনায় সহজ, যা DBR মিররের জটিল প্রস্তুতি প্রক্রিয়াটি দূর করে। অতএব, এটি ব্যবহারিক ক্ষেত্রে আরও কার্যকর এবং সাধারণ সমতল অপটিক্যাল সংযোগের জন্য উপযুক্ত।
3. উপসংহার
তুষারপাতের বিকাশফটোডিটেক্টরউপকরণ এবং ডিভাইস পর্যালোচনা করা হচ্ছে। InP উপকরণের ইলেকট্রন এবং গর্তের সংঘর্ষের আয়নীকরণের হার InAlAs এর কাছাকাছি, যার ফলে দুটি বাহক প্রতীকের দ্বিগুণ প্রক্রিয়া হয়, যার ফলে তুষারপাতের সময়কাল দীর্ঘ হয় এবং শব্দ বৃদ্ধি পায়। বিশুদ্ধ InAlAs উপকরণের তুলনায়, InGaAs (P) /InAlAs এবং In (Al) GaAs/InAlAs কোয়ান্টাম ওয়েল স্ট্রাকচারগুলিতে সংঘর্ষের আয়নীকরণ সহগের অনুপাত বৃদ্ধি পায়, তাই শব্দের কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। কাঠামোর দিক থেকে, ডিভাইসের গতি এবং কোয়ান্টাম দক্ষতার উপর শোষণ স্তরের পুরুত্বের বিভিন্ন প্রভাবের দ্বন্দ্ব সমাধানের জন্য রেজোনেটর বর্ধিত (RCE) SAGCM স্ট্রাকচার এবং এজ-কাপল্ড ওয়েভগাইড স্ট্রাকচার (WG-APD) তৈরি করা হয়েছে। প্রক্রিয়াটির জটিলতার কারণে, এই দুটি কাঠামোর সম্পূর্ণ ব্যবহারিক প্রয়োগ আরও অন্বেষণ করা প্রয়োজন।
পোস্টের সময়: নভেম্বর-১৪-২০২৩