তুষারপাতের ফটোডিটেক্টরের সর্বশেষ গবেষণা

সর্বশেষ গবেষণাতুষারপাতের ফটোডিটেক্টর

ইনফ্রারেড সনাক্তকরণ প্রযুক্তি সামরিক পুনর্বিবেচনা, পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ, চিকিৎসা রোগ নির্ণয় এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ঐতিহ্যবাহী ইনফ্রারেড ডিটেক্টরগুলির কর্মক্ষমতার কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে, যেমন সনাক্তকরণ সংবেদনশীলতা, প্রতিক্রিয়া গতি ইত্যাদি। InAs/InAsSb ক্লাস II সুপারল্যাটিস (T2SL) উপকরণগুলিতে চমৎকার আলোক-বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং সুরকরণযোগ্যতা রয়েছে, যা এগুলিকে দীর্ঘ-তরঙ্গ ইনফ্রারেড (LWIR) ডিটেক্টরের জন্য আদর্শ করে তোলে। দীর্ঘতরঙ্গ ইনফ্রারেড সনাক্তকরণে দুর্বল প্রতিক্রিয়ার সমস্যা দীর্ঘদিন ধরেই উদ্বেগের বিষয়, যা ইলেকট্রনিক ডিভাইস অ্যাপ্লিকেশনের নির্ভরযোগ্যতাকে ব্যাপকভাবে সীমিত করে। যদিও তুষারপাত ফটোডেক্টর (APD ফটোডিটেক্টর) এর চমৎকার প্রতিক্রিয়া কর্মক্ষমতা রয়েছে, গুণনের সময় এটি উচ্চ অন্ধকার প্রবাহে ভোগে।

এই সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য, চীনের ইলেকট্রনিক বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি দল সফলভাবে একটি উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন ক্লাস II সুপারল্যাটিস (T2SL) লং-ওয়েভ ইনফ্রারেড অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডায়োড (APD) ডিজাইন করেছে। গবেষকরা অন্ধকার প্রবাহ কমাতে InAs/InAsSb T2SL শোষক স্তরের নিম্ন অগার পুনঃসংযোগ হার ব্যবহার করেছেন। একই সময়ে, পর্যাপ্ত লাভ বজায় রেখে ডিভাইসের শব্দ দমন করার জন্য গুণক স্তর হিসাবে কম k মান সহ AlAsSb ব্যবহার করা হয়। এই নকশাটি দীর্ঘ তরঙ্গ ইনফ্রারেড সনাক্তকরণ প্রযুক্তির বিকাশের জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল সমাধান প্রদান করে। ডিটেক্টরটি একটি ধাপে ধাপে স্তরযুক্ত নকশা গ্রহণ করে এবং InAs এবং InAsSb এর রচনা অনুপাত সামঞ্জস্য করে, ব্যান্ড কাঠামোর মসৃণ রূপান্তর অর্জন করা হয় এবং ডিটেক্টরের কর্মক্ষমতা উন্নত হয়। উপাদান নির্বাচন এবং প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে, এই গবেষণায় ডিটেক্টর প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত InAs/InAsSb T2SL উপাদানের বৃদ্ধি পদ্ধতি এবং প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি বিশদভাবে বর্ণনা করা হয়েছে। InAs/InAsSb T2SL এর গঠন এবং বেধ নির্ধারণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ এবং চাপ ভারসাম্য অর্জনের জন্য প্যারামিটার সমন্বয় প্রয়োজন। দীর্ঘ-তরঙ্গ ইনফ্রারেড সনাক্তকরণের প্রেক্ষাপটে, InAs/GaSb T2SL এর মতো একই কাট-অফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য অর্জনের জন্য, একটি ঘন InAs/InAsSb T2SL একক পিরিয়ড প্রয়োজন। তবে, ঘন মনোসাইকেলের ফলে বৃদ্ধির দিকে শোষণ সহগ হ্রাস পায় এবং T2SL এর গর্তের কার্যকর ভর বৃদ্ধি পায়। দেখা গেছে যে Sb উপাদান যোগ করলে একক পিরিয়ডের পুরুত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি না করে দীর্ঘ কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য অর্জন করা যায়। তবে, অতিরিক্ত Sb গঠন Sb উপাদানগুলির পৃথকীকরণের কারণ হতে পারে।

অতএব, APD এর সক্রিয় স্তর হিসেবে InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL কে Sb গ্রুপ 0.5 সহ নির্বাচিত করা হয়েছিলফটোডিটেক্টর। InAs/InAsSb T2SL মূলত GaSb সাবস্ট্রেটের উপর বৃদ্ধি পায়, তাই স্ট্রেন ব্যবস্থাপনায় GaSb এর ভূমিকা বিবেচনা করা প্রয়োজন। মূলত, স্ট্রেন ভারসাম্য অর্জনের জন্য একটি সুপারল্যাটিসের গড় ল্যাটিস ধ্রুবককে সাবস্ট্রেটের ল্যাটিস ধ্রুবকের সাথে তুলনা করা জড়িত। সাধারণত, InAs-এর টেনসাইল স্ট্রেন InAsSb দ্বারা প্রবর্তিত সংকোচনশীল স্ট্রেন দ্বারা ক্ষতিপূরণ করা হয়, যার ফলে InAsSb স্তরের তুলনায় InAs স্তরটি ঘন হয়। এই গবেষণায় তুষারপাত ফটোডিটেক্টরের আলোকতড়িৎ প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করা হয়েছে, যার মধ্যে বর্ণালী প্রতিক্রিয়া, অন্ধকার প্রবাহ, শব্দ ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে এবং স্টেপড গ্রেডিয়েন্ট স্তর নকশার কার্যকারিতা যাচাই করা হয়েছে। তুষারপাত ফটোডিটেক্টরের তুষারপাত গুণন প্রভাব বিশ্লেষণ করা হয়েছে, এবং গুণন ফ্যাক্টর এবং ঘটনা আলো শক্তি, তাপমাত্রা এবং অন্যান্য পরামিতিগুলির মধ্যে সম্পর্ক নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে।

চিত্র: (ক) InAs/InAsSb লং-ওয়েভ ইনফ্রারেড APD ফটোডিটেক্টরের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম; (খ) APD ফটোডিটেক্টরের প্রতিটি স্তরে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম।