InGaAs ফটোডিটেক্টরের গবেষণা অগ্রগতি

গবেষণার অগ্রগতিInGaAs ফটোডিটেক্টর

যোগাযোগ ডেটা ট্রান্সমিশনের পরিমাণ দ্রুত বৃদ্ধি পাওয়ায়, অপটিক্যাল ইন্টারকানেকশন প্রযুক্তি প্রচলিত বৈদ্যুতিক ইন্টারকানেকশন প্রযুক্তিকে প্রতিস্থাপন করেছে এবং মাঝারি ও দীর্ঘ-দূরত্বের স্বল্প-ক্ষতিতে উচ্চ-গতির ট্রান্সমিশনের জন্য মূলধারার প্রযুক্তিতে পরিণত হয়েছে। অপটিক্যাল রিসিভিং প্রান্তের মূল উপাদান হিসেবে,ফটোডিটেক্টরএর উচ্চ-গতির কর্মক্ষমতার জন্য চাহিদা ক্রমশ বাড়ছে। এদের মধ্যে, ওয়েভগাইড কাপলড ফটোডিটেক্টর আকারে ছোট, উচ্চ ব্যান্ডউইথের এবং অন্যান্য অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসের সাথে অন-চিপে সহজে সমন্বিত করা যায়, যা উচ্চ-গতির ফটোডিটেকশনের গবেষণার কেন্দ্রবিন্দু। এবং এগুলো নিয়ার-ইনফ্রারেড কমিউনিকেশন ব্যান্ডের সবচেয়ে প্রতিনিধিত্বমূলক ফটোডিটেক্টর।

উচ্চ-গতি অর্জনের জন্য InGaAs অন্যতম আদর্শ উপাদান এবংউচ্চ-প্রতিক্রিয়াশীল ফটোডিটেক্টরপ্রথমত, InGaAs একটি ডাইরেক্ট ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান, এবং In ও Ga-এর অনুপাতের মাধ্যমে এর ব্যান্ডগ্যাপের প্রস্থ নিয়ন্ত্রণ করা যায়, যা বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অপটিক্যাল সংকেত শনাক্ত করতে সক্ষম করে। এদের মধ্যে, In0.53Ga0.47As, InP সাবস্ট্রেট ল্যাটিসের সাথে নিখুঁতভাবে মিলে যায় এবং অপটিক্যাল কমিউনিকেশন ব্যান্ডে এর আলোক শোষণ সহগ অত্যন্ত বেশি। এটি ফটোডিটেক্টর তৈরিতে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় এবং এর ডার্ক কারেন্ট ও রেসপন্সিভিটি পারফরম্যান্সও সবচেয়ে অসামান্য। দ্বিতীয়ত, InGaAs এবং InP উভয় উপাদানেরই ইলেকট্রন ড্রিফট বেগ তুলনামূলকভাবে বেশি, এবং এদের স্যাচুরেটেড ইলেকট্রন ড্রিফট বেগ উভয়ই প্রায় 1×10⁷ সেমি/সেকেন্ড। একই সাথে, নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অধীনে, InGaAs এবং InP উপাদান দুটি ইলেকট্রন বেগ ওভারশুট প্রভাব প্রদর্শন করে, যেখানে তাদের ওভারশুট বেগ যথাক্রমে 4×10⁷ সেমি/সেকেন্ড এবং 6×10⁷ সেমি/সেকেন্ড পর্যন্ত পৌঁছায়। এটি একটি উচ্চতর ক্রসিং ব্যান্ডউইথ অর্জনে সহায়ক। বর্তমানে, অপটিক্যাল কমিউনিকেশনের জন্য InGaAs ফটোডিটেক্টরই সবচেয়ে প্রচলিত। ক্ষুদ্রতর আকারের, পশ্চাৎ-আপতন এবং উচ্চ-ব্যান্ডউইথের পৃষ্ঠ-আপতন ডিটেক্টরও তৈরি করা হয়েছে, যা প্রধানত উচ্চ গতি এবং উচ্চ স্যাচুরেশনের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

তবে, তাদের কাপলিং পদ্ধতির সীমাবদ্ধতার কারণে, সারফেস ইনসিডেন্ট ডিটেক্টরগুলোকে অন্যান্য অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসের সাথে একীভূত করা কঠিন। তাই, অপটোইলেকট্রনিক ইন্টিগ্রেশনের ক্রমবর্ধমান চাহিদার সাথে সাথে, চমৎকার কর্মক্ষমতা সম্পন্ন এবং ইন্টিগ্রেশনের জন্য উপযুক্ত ওয়েভগাইড কাপলড InGaAs ফটোডিটেক্টরগুলো ক্রমশ গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে। এদের মধ্যে, ৭০ গিগাহার্টজ এবং ১১০ গিগাহার্টজ-এর বাণিজ্যিক InGaAs ফটোডিটেক্টর মডিউলগুলোর প্রায় সবগুলোই ওয়েভগাইড কাপলিং কাঠামো গ্রহণ করে। সাবস্ট্রেট উপাদানের পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে, ওয়েভগাইড কাপলড InGaAs ফটোডিটেক্টরগুলোকে প্রধানত দুই প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যায়: InP-ভিত্তিক এবং Si-ভিত্তিক। InP সাবস্ট্রেটের উপর এপিট্যাক্সিয়ালভাবে স্থাপিত উপাদানের গুণমান উচ্চ এবং এটি উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন ডিভাইস তৈরির জন্য অধিক উপযুক্ত। তবে, Si সাবস্ট্রেটের উপর গ্রো বা বন্ড করা III-V গ্রুপের উপাদানগুলোর ক্ষেত্রে, InGaAs উপাদান এবং Si সাবস্ট্রেটের মধ্যে বিভিন্ন অমিলের কারণে, উপাদান বা ইন্টারফেসের গুণমান তুলনামূলকভাবে দুর্বল হয় এবং ডিভাইসগুলোর কর্মক্ষমতা উন্নত করার যথেষ্ট সুযোগ থাকে।

ডিভাইসটিতে ডিপ্লেশন অঞ্চলের উপাদান হিসেবে InP-এর পরিবর্তে InGaAsP ব্যবহার করা হয়। যদিও এটি ইলেকট্রনের স্যাচুরেশন ড্রিফট বেগ কিছুটা কমিয়ে দেয়, তবে এটি ওয়েভগাইড থেকে অ্যাবজর্পশন অঞ্চলে আপতিত আলোর কাপলিং উন্নত করে। একই সাথে, InGaAsP N-টাইপ কন্টাক্ট লেয়ারটি সরিয়ে ফেলা হয় এবং P-টাইপ পৃষ্ঠের প্রতিটি পাশে একটি ছোট ফাঁক তৈরি করা হয়, যা কার্যকরভাবে আলোক ক্ষেত্রের উপর সীমাবদ্ধতা বাড়ায়। এটি ডিভাইসটির উচ্চতর রেসপন্সিভিটি অর্জনে সহায়ক।