উচ্চ সংবেদনশীলতাসম্পন্ন তুষারপাতের ফটোডিটেক্টরে সাম্প্রতিক অগ্রগতি

সাম্প্রতিক অগ্রগতিউচ্চ সংবেদনশীলতা তুষারপাত ফটোডিটেক্টর

ঘরের তাপমাত্রা উচ্চ সংবেদনশীলতা ১৫৫০ এনএমতুষারপাত ফটোডায়োড ডিটেক্টর

নিয়ার ইনফ্রারেড (SWIR) ব্যান্ডে, উচ্চ সংবেদনশীলতাসম্পন্ন উচ্চ গতির অ্যাভালানচ্যাম্প ডায়োডগুলি অপটোইলেকট্রনিক যোগাযোগ এবং liDAR অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম আর্সেনিক অ্যাভালানচ্যাম্প ব্রেকডাউন ডায়োড (InGaAs APD) দ্বারা প্রভাবিত বর্তমান নিয়ার-ইনফ্রারেড অ্যাভালানচ্যাম্প ফটোডায়োড (APD) সর্বদা ঐতিহ্যবাহী গুণক অঞ্চল উপকরণ, ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) এবং ইন্ডিয়াম অ্যালুমিনিয়াম আর্সেনিক (InAlAs) এর এলোমেলো সংঘর্ষের আয়নীকরণ শব্দ দ্বারা সীমাবদ্ধ ছিল, যার ফলে ডিভাইসের সংবেদনশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে। বছরের পর বছর ধরে, অনেক গবেষক সক্রিয়ভাবে নতুন সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলি খুঁজছেন যা InGaAs এবং InP অপটোইলেকট্রনিক প্ল্যাটফর্ম প্রক্রিয়াগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং বাল্ক সিলিকন উপকরণের মতো অতি-কম প্রভাব আয়নীকরণ শব্দ কর্মক্ষমতা রয়েছে।

উদ্ভাবনী ১৫৫০ এনএম অ্যাভালানচ ফটোডায়োড ডিটেক্টর LiDAR সিস্টেমের উন্নয়নে সহায়তা করে

যুক্তরাজ্য এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকদের একটি দল প্রথমবারের মতো সফলভাবে একটি নতুন অতি-উচ্চ সংবেদনশীলতা 1550 nm APD ফটোডিটেক্টর তৈরি করেছে (তুষারপাতের ফটোডিটেক্টর), একটি অগ্রগতি যা LiDAR সিস্টেম এবং অন্যান্য অপটোইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনের কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত করার প্রতিশ্রুতি দেয়।

নতুন উপকরণগুলি মূল সুবিধা প্রদান করে

এই গবেষণার মূল আকর্ষণ হলো উপকরণের উদ্ভাবনী ব্যবহার। গবেষকরা শোষণ স্তর হিসেবে GaAsSb এবং গুণক স্তর হিসেবে AlGaAsSb বেছে নিয়েছেন। এই নকশাটি ঐতিহ্যবাহী InGaAs/InP থেকে আলাদা এবং উল্লেখযোগ্য সুবিধা নিয়ে আসে:

১.GaAsSb শোষণ স্তর: GaAsSb-এর শোষণ সহগ InGaAs-এর মতোই, এবং GaAsSb শোষণ স্তর থেকে AlGaAsSb (গুণক স্তর) -এ রূপান্তর সহজ, যা ফাঁদের প্রভাব হ্রাস করে এবং ডিভাইসের গতি এবং শোষণ দক্ষতা উন্নত করে।

২.AlGaAsSb গুণক স্তর: AlGaAsSb গুণক স্তর কর্মক্ষমতার দিক থেকে ঐতিহ্যবাহী InP এবং InAlAs গুণক স্তরের চেয়ে উন্নত। এটি মূলত ঘরের তাপমাত্রায় উচ্চ লাভ, উচ্চ ব্যান্ডউইথ এবং অতি-নিম্ন অতিরিক্ত শব্দের মাধ্যমে প্রতিফলিত হয়।

চমৎকার কর্মক্ষমতা সূচক সহ

নতুনAPD ফটোডিটেক্টর(অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিওড ডিটেক্টর) কর্মক্ষমতা মেট্রিক্সেও উল্লেখযোগ্য উন্নতি প্রদান করে:

১. অতি-উচ্চ লাভ: ঘরের তাপমাত্রায় ২৭৮ এর অতি-উচ্চ লাভ অর্জন করা হয়েছিল এবং সম্প্রতি ডঃ জিন জিয়াও কাঠামো অপ্টিমাইজেশন এবং প্রক্রিয়া উন্নত করেছেন এবং সর্বাধিক লাভ M=১২১২ এ বৃদ্ধি করা হয়েছে।

2. খুব কম শব্দ: খুব কম অতিরিক্ত শব্দ দেখায় (F < 3, লাভ M = 70; F<4, লাভ M=100)।

৩. উচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতা: সর্বোচ্চ লাভের অধীনে, কোয়ান্টাম দক্ষতা ৫৯৩৫.৩% পর্যন্ত। শক্তিশালী তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা: কম তাপমাত্রায় ভাঙ্গন সংবেদনশীলতা প্রায় ১১.৮৩ mV/K।

চিত্র ১: APD এর অতিরিক্ত শব্দফটোডিটেক্টর ডিভাইসঅন্যান্য APD ফটোডিটেক্টরের সাথে তুলনা করা

ব্যাপক প্রয়োগের সম্ভাবনা

এই নতুন APD-এর liDAR সিস্টেম এবং ফোটন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রয়েছে:

১. উন্নত সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত: উচ্চ লাভ এবং কম শব্দ বৈশিষ্ট্যগুলি সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাতকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে, যা গ্রিনহাউস গ্যাস পর্যবেক্ষণের মতো ফোটন-দরিদ্র পরিবেশে প্রয়োগের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

2. শক্তিশালী সামঞ্জস্য: নতুন APD ফটোডিটেক্টর (অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টর) বর্তমান ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) অপটোইলেক্ট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হওয়ার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যা বিদ্যমান বাণিজ্যিক যোগাযোগ ব্যবস্থার সাথে নিরবচ্ছিন্ন একীকরণ নিশ্চিত করে।

৩. উচ্চ কার্যক্ষমতা: এটি জটিল শীতলকরণ প্রক্রিয়া ছাড়াই ঘরের তাপমাত্রায় দক্ষতার সাথে কাজ করতে পারে, বিভিন্ন ব্যবহারিক প্রয়োগে এর ব্যবহার সহজ করে তোলে।

এই নতুন ১৫৫০ এনএম SACM APD ফটোডিটেক্টর (অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টর) এর বিকাশ এই ক্ষেত্রে একটি বড় অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে, যা ঐতিহ্যবাহী APD ফটোডিটেক্টর (অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টর) ডিজাইনে অতিরিক্ত শব্দ এবং লাভ ব্যান্ডউইথ পণ্যের সাথে সম্পর্কিত মূল সীমাবদ্ধতাগুলিকে মোকাবেলা করে। এই উদ্ভাবনটি liDAR সিস্টেমের ক্ষমতা বৃদ্ধি করবে বলে আশা করা হচ্ছে, বিশেষ করে মানবহীন liDAR সিস্টেমের পাশাপাশি মুক্ত-স্থান যোগাযোগের ক্ষেত্রে।