সাম্প্রতিক অগ্রগতিতেউচ্চ সংবেদনশীল তুষারধস ফটোডিটেক্টর
কক্ষ তাপমাত্রায় উচ্চ সংবেদনশীলতা ১৫৫০ এনএমতুষারধস ফটোডায়োড ডিটেক্টর
নিকটবর্তী ইনফ্রারেড (SWIR) ব্যান্ডে, উচ্চ সংবেদনশীলতা সম্পন্ন উচ্চ-গতির অ্যাভাল্যাঞ্চ ডায়োডগুলো অপটোইলেকট্রনিক যোগাযোগ এবং লাইডার (liDAR) অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম আর্সেনিক অ্যাভাল্যাঞ্চ ব্রেকডাউন ডায়োড (InGaAs APD) দ্বারা প্রভাবিত বর্তমান নিকটবর্তী-ইনফ্রারেড অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডায়োড (APD) সর্বদা প্রচলিত মাল্টিপ্লায়ার অঞ্চলের উপাদান, যেমন ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) এবং ইন্ডিয়াম অ্যালুমিনিয়াম আর্সেনিক (InAlAs)-এর র্যান্ডম কলিশন আয়োনাইজেশন নয়েজ দ্বারা সীমাবদ্ধ ছিল, যার ফলে ডিভাইসটির সংবেদনশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। বিগত বছরগুলোতে, অনেক গবেষক সক্রিয়ভাবে নতুন সেমিকন্ডাক্টর উপাদান খুঁজছেন যা InGaAs এবং InP অপটোইলেকট্রনিক প্ল্যাটফর্ম প্রক্রিয়ার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং বাল্ক সিলিকন উপাদানের মতো অতি-নিম্ন ইমপ্যাক্ট আয়োনাইজেশন নয়েজ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন।
উদ্ভাবনী ১৫৫০ ন্যানোমিটার অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডায়োড ডিটেক্টর লাইডার সিস্টেমের উন্নয়নে সহায়তা করে।
যুক্তরাজ্য ও যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকদের একটি দল প্রথমবারের মতো সফলভাবে একটি নতুন অতি-উচ্চ সংবেদনশীল ১৫৫০ এনএম এপিডি ফটোডিটেক্টর তৈরি করেছে (তুষারধস ফটোডিটেক্টর), একটি যুগান্তকারী আবিষ্কার যা LiDAR সিস্টেম এবং অন্যান্য অপটোইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনের কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত করার প্রতিশ্রুতি দেয়।
নতুন উপকরণগুলি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা প্রদান করে
এই গবেষণার মূল আকর্ষণ হলো উপকরণসমূহের উদ্ভাবনী ব্যবহার। গবেষকরা শোষণ স্তর হিসেবে GaAsSb এবং গুণক স্তর হিসেবে AlGaAsSb বেছে নিয়েছেন। এই নকশাটি প্রচলিত InGaAs/InP থেকে ভিন্ন এবং এর বেশ কিছু গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা রয়েছে:
১. GaAsSb শোষণ স্তর: GaAsSb-এর শোষণ সহগ InGaAs-এর অনুরূপ, এবং GaAsSb শোষণ স্তর থেকে AlGaAsSb (গুণক স্তর)-এ রূপান্তর সহজতর, যা ট্র্যাপ প্রভাব হ্রাস করে এবং ডিভাইসের গতি ও শোষণ দক্ষতা উন্নত করে।
২. AlGaAsSb মাল্টিপ্লায়ার লেয়ার: AlGaAsSb মাল্টিপ্লায়ার লেয়ার কর্মক্ষমতার দিক থেকে প্রচলিত InP এবং InAlAs মাল্টিপ্লায়ার লেয়ারের চেয়ে উন্নত। এর প্রধান প্রতিফলন দেখা যায় কক্ষ তাপমাত্রায় এর উচ্চ গেইন, উচ্চ ব্যান্ডউইথ এবং অতি-নিম্ন অতিরিক্ত নয়েজে।
চমৎকার কর্মক্ষমতা সূচক সহ
নতুনএপিডি ফটোডিটেক্টর(অ্যাভালঞ্চ ফটোডায়োড ডিটেক্টর) কর্মক্ষমতার মেট্রিক্সেও উল্লেখযোগ্য উন্নতি প্রদান করে:
১. অতি-উচ্চ গেইন: কক্ষ তাপমাত্রায় ২৭৮-এর অতি-উচ্চ গেইন অর্জন করা হয়েছিল, এবং সম্প্রতি ডঃ জিন জিয়াও কাঠামোগত অপ্টিমাইজেশন ও প্রক্রিয়ার উন্নতি সাধন করেছেন, যার ফলে সর্বোচ্চ গেইন M=১২১২ পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে।
২. খুব কম নয়েজ: খুব কম অতিরিক্ত নয়েজ দেখায় (F < 3, গেইন M = 70; F<4, গেইন M=100)।
৩. উচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতা: সর্বোচ্চ গেইনের অধীনে, কোয়ান্টাম দক্ষতা ৫৯৩৫.৩% পর্যন্ত হয়। শক্তিশালী তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা: নিম্ন তাপমাত্রায় ব্রেকডাউন সংবেদনশীলতা প্রায় ১১.৮৩ mV/K।
চিত্র ১ এপিডি-র অতিরিক্ত নয়েজফটোডিটেক্টর ডিভাইসঅন্যান্য এপিডি ফটোডিটেক্টরের তুলনায়
ব্যাপক প্রয়োগের সম্ভাবনা
এই নতুন APD-টির LiDAR সিস্টেম এবং ফোটন অ্যাপ্লিকেশনের উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রয়েছে:
১. উন্নত সিগন্যাল-টু-নয়েজ অনুপাত: এর উচ্চ গেইন এবং নিম্ন নয়েজ বৈশিষ্ট্য সিগন্যাল-টু-নয়েজ অনুপাতকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে, যা গ্রিনহাউস গ্যাস পর্যবেক্ষণের মতো ফোটন-স্বল্প পরিবেশের অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
২. শক্তিশালী সামঞ্জস্যতা: নতুন এপিডি ফটোডিটেক্টর (অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টর) বর্তমান ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) অপটোইলেকট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মগুলোর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ করে ডিজাইন করা হয়েছে, যা বিদ্যমান বাণিজ্যিক যোগাযোগ ব্যবস্থাগুলোর সাথে নির্বিঘ্ন একীকরণ নিশ্চিত করে।
৩. উচ্চ কার্যক্ষমতা: এটি কোনো জটিল শীতলীকরণ ব্যবস্থা ছাড়াই সাধারণ তাপমাত্রায় দক্ষতার সাথে কাজ করতে পারে, ফলে বিভিন্ন ব্যবহারিক ক্ষেত্রে এর প্রয়োগ সহজ হয়।
এই নতুন ১৫৫০ ন্যানোমিটার SACM APD ফটোডিটেক্টর (অ্যাভালান্স ফটোডিটেক্টর)-এর উদ্ভাবনটি এই ক্ষেত্রে একটি যুগান্তকারী অগ্রগতি। এটি প্রচলিত APD ফটোডিটেক্টর (অ্যাভালান্স ফটোডিটেক্টর) ডিজাইনের অতিরিক্ত নয়েজ এবং গেইন ব্যান্ডউইথ প্রোডাক্ট সম্পর্কিত প্রধান সীমাবদ্ধতাগুলো দূর করে। আশা করা যায়, এই উদ্ভাবনটি লিডার সিস্টেমের, বিশেষ করে মনুষ্যবিহীন লিডার সিস্টেমের, এবং সেইসাথে মুক্ত-স্থান যোগাযোগের সক্ষমতা বৃদ্ধি করবে।
পোস্ট করার সময়: ১৩ জানুয়ারি, ২০২৫