সিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেক্ট্রনিক্সের জন্য, সিলিকন ফটোডিটেক্টর
ফটোডিটেক্টরআলোর সংকেতগুলিকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে, এবং ডেটা স্থানান্তরের হার উন্নত হওয়ার সাথে সাথে, সিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেক্ট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মের সাথে সমন্বিত উচ্চ-গতির ফটোডিটেক্টরগুলি পরবর্তী প্রজন্মের ডেটা সেন্টার এবং টেলিযোগাযোগ নেটওয়ার্কগুলির মূল চাবিকাঠি হয়ে উঠেছে। এই নিবন্ধটি উন্নত উচ্চ-গতির ফটোডিটেক্টরগুলির একটি সারসংক্ষেপ প্রদান করবে, যেখানে সিলিকন ভিত্তিক জার্মেনিয়াম (Ge বা Si ফটোডিটেক্টর) এর উপর জোর দেওয়া হবে।সিলিকন ফটোডিটেক্টরসমন্বিত অপটোইলেক্ট্রনিক্স প্রযুক্তির জন্য।
সিলিকন প্ল্যাটফর্মে কাছাকাছি ইনফ্রারেড আলো সনাক্তকরণের জন্য জার্মেনিয়াম একটি আকর্ষণীয় উপাদান কারণ এটি CMOS প্রক্রিয়ার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং টেলিযোগাযোগ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে অত্যন্ত শক্তিশালী শোষণ ক্ষমতা রাখে। সবচেয়ে সাধারণ Ge/Si ফটোডিটেক্টর কাঠামো হল পিন ডায়োড, যেখানে অভ্যন্তরীণ জার্মেনিয়ামটি P-টাইপ এবং N-টাইপ অঞ্চলের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা হয়।
ডিভাইসের গঠন চিত্র ১-এ একটি সাধারণ উল্লম্ব পিন Ge বাসি ফটোডিটেক্টরগঠন:
প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে: সিলিকন সাবস্ট্রেটে জন্মানো জার্মেনিয়াম শোষণকারী স্তর; চার্জ বাহকগুলির p এবং n পরিচিতি সংগ্রহ করতে ব্যবহৃত হয়; দক্ষ আলো শোষণের জন্য ওয়েভগাইড কাপলিং।
এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি: সিলিকনের উপর উচ্চমানের জার্মেনিয়াম চাষ করা চ্যালেঞ্জিং কারণ দুটি উপকরণের মধ্যে ৪.২% জার্মেনিয়ামের অমিল থাকে। সাধারণত একটি দুই-পদক্ষেপের বৃদ্ধি প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়: নিম্ন তাপমাত্রা (৩০০-৪০০°C) বাফার স্তর বৃদ্ধি এবং উচ্চ তাপমাত্রা (৬০০°C এর উপরে) জার্মেনিয়ামের জমা। এই পদ্ধতিটি জার্মেনিয়ামের অমিলের কারণে সৃষ্ট থ্রেডিং স্থানচ্যুতি নিয়ন্ত্রণ করতে সাহায্য করে। ৮০০-৯০০°C তাপমাত্রায় বৃদ্ধি-পরবর্তী অ্যানিলিং থ্রেডিং স্থানচ্যুতির ঘনত্বকে আরও প্রায় ১০^৭ সেমি^-২ এ কমিয়ে দেয়। কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য: সবচেয়ে উন্নত Ge/Si PIN ফটোডিটেক্টর অর্জন করতে পারে: প্রতিক্রিয়াশীলতা, ১৫৫০ nm এ > ০.৮A/W; ব্যান্ডউইথ,>৬০ GHz; অন্ধকার কারেন্ট, -১ V বায়াসে <১ μA।
সিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেকট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মের সাথে একীকরণ
এর একীকরণউচ্চ-গতির ফটোডিটেক্টরসিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেকট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মের সাহায্যে উন্নত অপটিক্যাল ট্রান্সসিভার এবং আন্তঃসংযোগ সক্ষম করা হয়। দুটি প্রধান ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি নিম্নরূপ: ফ্রন্ট-এন্ড ইন্টিগ্রেশন (FEOL), যেখানে ফটোডিটেক্টর এবং ট্রানজিস্টর একই সাথে একটি সিলিকন সাবস্ট্রেটে তৈরি করা হয় যা উচ্চ-তাপমাত্রা প্রক্রিয়াকরণের অনুমতি দেয়, কিন্তু চিপ এলাকা দখল করে। ব্যাক-এন্ড ইন্টিগ্রেশন (BEOL)। CMOS-এর সাথে হস্তক্ষেপ এড়াতে ধাতুর উপরে ফটোডিটেক্টর তৈরি করা হয়, তবে কম প্রক্রিয়াকরণ তাপমাত্রার মধ্যে সীমাবদ্ধ।
চিত্র ২: একটি উচ্চ-গতির Ge/Si ফটোডিটেক্টরের প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং ব্যান্ডউইথ
ডেটা সেন্টার অ্যাপ্লিকেশন
পরবর্তী প্রজন্মের ডেটা সেন্টার ইন্টারকানেকশনে উচ্চ-গতির ফটোডিটেক্টর একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। প্রধান অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে: অপটিক্যাল ট্রান্সসিভার: 100G, 400G এবং উচ্চতর হার, PAM-4 মড্যুলেশন ব্যবহার করে; Aউচ্চ ব্যান্ডউইথ ফটোডিটেক্টর(>৫০ গিগাহার্জ) প্রয়োজন।
সিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেকট্রনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট: মডুলেটর এবং অন্যান্য উপাদানগুলির সাথে ডিটেক্টরের একচেটিয়া ইন্টিগ্রেশন; একটি কম্প্যাক্ট, উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন অপটিক্যাল ইঞ্জিন।
বিতরণকৃত স্থাপত্য: বিতরণকৃত কম্পিউটিং, স্টোরেজ এবং স্টোরেজের মধ্যে অপটিক্যাল আন্তঃসংযোগ; শক্তি-দক্ষ, উচ্চ-ব্যান্ডউইথ ফটোডিটেক্টরের চাহিদা বৃদ্ধি।
ভবিষ্যতের দৃষ্টিভঙ্গি
ইন্টিগ্রেটেড অপটোইলেকট্রনিক হাই-স্পিড ফটোডিটেক্টরের ভবিষ্যৎ নিম্নলিখিত প্রবণতাগুলি দেখাবে:
উচ্চতর ডেটা রেট: 800G এবং 1.6T ট্রান্সসিভারের উন্নয়নের গতি; 100 GHz এর বেশি ব্যান্ডউইথ সহ ফটোডিটেক্টর প্রয়োজন।
উন্নত ইন্টিগ্রেশন: III-V উপাদান এবং সিলিকনের একক চিপ ইন্টিগ্রেশন; উন্নত 3D ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তি।
নতুন উপকরণ: অতি দ্রুত আলো সনাক্তকরণের জন্য দ্বি-মাত্রিক উপকরণ (যেমন গ্রাফিন) অন্বেষণ; বর্ধিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য কভারেজের জন্য একটি নতুন গ্রুপ IV অ্যালয়।
উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশন: LiDAR এবং অন্যান্য সেন্সিং অ্যাপ্লিকেশনগুলি APD এর বিকাশকে চালিত করছে; মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উচ্চ রৈখিকতা ফটোডিটেক্টর প্রয়োজন।
উচ্চ-গতির ফটোডিটেক্টর, বিশেষ করে জিই বা সি ফটোডিটেক্টর, সিলিকন-ভিত্তিক অপটোইলেকট্রনিক্স এবং পরবর্তী প্রজন্মের অপটিক্যাল যোগাযোগের একটি মূল চালিকাশক্তি হয়ে উঠেছে। ভবিষ্যতের ডেটা সেন্টার এবং টেলিযোগাযোগ নেটওয়ার্কগুলির ক্রমবর্ধমান ব্যান্ডউইথ চাহিদা মেটাতে উপকরণ, ডিভাইস ডিজাইন এবং ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তিতে অব্যাহত অগ্রগতি গুরুত্বপূর্ণ। ক্ষেত্রটি বিকশিত হওয়ার সাথে সাথে, আমরা উচ্চতর ব্যান্ডউইথ, কম শব্দ এবং ইলেকট্রনিক এবং ফোটোনিক সার্কিটের সাথে নিরবচ্ছিন্ন ইন্টিগ্রেশন সহ ফটোডিটেক্টর দেখতে আশা করতে পারি।
পোস্টের সময়: জানুয়ারী-২০-২০২৫