তুষারধস ফটোডিটেক্টরের সর্বশেষ গবেষণা

সর্বশেষ গবেষণাতুষারধস ফটোডিটেক্টর

ইনফ্রারেড সনাক্তকরণ প্রযুক্তি সামরিক নজরদারি, পরিবেশ পর্যবেক্ষণ, চিকিৎসা নির্ণয় এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। প্রচলিত ইনফ্রারেড ডিটেক্টরগুলির কার্যকারিতার ক্ষেত্রে কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে, যেমন সনাক্তকরণ সংবেদনশীলতা, প্রতিক্রিয়ার গতি ইত্যাদি। InAs/InAsSb ক্লাস II সুপারল্যাটিস (T2SL) উপাদানগুলির চমৎকার আলোক-বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং টিউনিবিলিটি রয়েছে, যা এগুলিকে দীর্ঘ-তরঙ্গ ইনফ্রারেড (LWIR) ডিটেক্টরের জন্য আদর্শ করে তোলে। দীর্ঘ-তরঙ্গ ইনফ্রারেড সনাক্তকরণে দুর্বল প্রতিক্রিয়ার সমস্যাটি দীর্ঘদিন ধরে একটি উদ্বেগের বিষয়, যা ইলেকট্রনিক ডিভাইসের নির্ভরযোগ্যতাকে ব্যাপকভাবে সীমিত করে। যদিও অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টর (এপিডি ফটোডিটেক্টরএর প্রতিক্রিয়া কর্মক্ষমতা চমৎকার, তবে গুণনের সময় এটি উচ্চ ডার্ক কারেন্টের সমস্যায় ভোগে।

এই সমস্যাগুলো সমাধানের জন্য, চীনের ইউনিভার্সিটি অফ ইলেকট্রনিক সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির একটি দল সফলভাবে একটি উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ক্লাস II সুপারল্যাটিস (T2SL) লং-ওয়েভ ইনফ্রারেড অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডায়োড (APD) ডিজাইন করেছে। গবেষকরা ডার্ক কারেন্ট কমানোর জন্য InAs/InAsSb T2SL অ্যাবজর্বার লেয়ারের নিম্ন অগার রিকম্বিনেশন রেট ব্যবহার করেছেন। একই সাথে, পর্যাপ্ত গেইন বজায় রেখে ডিভাইসের নয়েজ দমন করার জন্য মাল্টিপ্লায়ার লেয়ার হিসেবে কম k মানের AlAsSb ব্যবহার করা হয়েছে। এই ডিজাইনটি লং-ওয়েভ ইনফ্রারেড ডিটেকশন প্রযুক্তির উন্নয়নে একটি সম্ভাবনাময় সমাধান প্রদান করে। ডিটেক্টরটি একটি স্টেপড টিয়ার্ড ডিজাইন গ্রহণ করে, এবং InAs ও InAsSb-এর কম্পোজিশন অনুপাত সমন্বয় করার মাধ্যমে ব্যান্ড স্ট্রাকচারের মসৃণ রূপান্তর অর্জন করা হয় এবং ডিটেক্টরের কার্যক্ষমতা উন্নত করা হয়। উপাদান নির্বাচন এবং প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে, এই গবেষণায় ডিটেক্টরটি প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত InAs/InAsSb T2SL উপাদানের গ্রোথ পদ্ধতি এবং প্রসেস প্যারামিটারগুলো বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করা হয়েছে। InAs/InAsSb T2SL-এর কম্পোজিশন এবং পুরুত্ব নির্ধারণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ এবং স্ট্রেস ব্যালেন্স অর্জনের জন্য প্যারামিটার সমন্বয় প্রয়োজন। দীর্ঘ-তরঙ্গ ইনফ্রারেড সনাক্তকরণের ক্ষেত্রে, InAs/GaSb T2SL-এর সমান কাট-অফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য অর্জন করতে হলে, একটি পুরুতর InAs/InAsSb T2SL একক পিরিয়ডের প্রয়োজন হয়। তবে, পুরুতর মনোসাইকেলের ফলে বৃদ্ধির দিকে শোষণ সহগ হ্রাস পায় এবং T2SL-এ হোলের কার্যকর ভর বৃদ্ধি পায়। দেখা গেছে যে, Sb উপাদান যোগ করলে একক পিরিয়ডের পুরুত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি না করেই দীর্ঘতর কাট-অফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য অর্জন করা সম্ভব। তবে, অতিরিক্ত Sb সংযোজনের ফলে Sb মৌলগুলোর পৃথকীকরণ ঘটতে পারে।

অতএব, APD-এর সক্রিয় স্তর হিসেবে Sb গ্রুপের ০.৫ পরিমাণযুক্ত InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL নির্বাচন করা হয়েছিল।ফটোডিটেক্টরInAs/InAsSb T2SL প্রধানত GaSb সাবস্ট্রেটের উপর তৈরি হয়, তাই স্ট্রেইন ব্যবস্থাপনায় GaSb-এর ভূমিকা বিবেচনা করা প্রয়োজন। মূলত, স্ট্রেইন সাম্যাবস্থা অর্জনের জন্য একটি সুপারল্যাটিসের এক পিরিয়ডের গড় ল্যাটিস কনস্ট্যান্টকে সাবস্ট্রেটের ল্যাটিস কনস্ট্যান্টের সাথে তুলনা করা হয়। সাধারণত, InAs-এর টেনসাইল স্ট্রেইন InAsSb দ্বারা সৃষ্ট কম্প্রেসিভ স্ট্রেইন দ্বারা প্রতিহত হয়, যার ফলে InAsSb স্তরের চেয়ে InAs স্তরটি বেশি পুরু হয়। এই গবেষণায় অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টরের আলোক-বৈদ্যুতিক প্রতিক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য, যেমন—স্পেকট্রাল রেসপন্স, ডার্ক কারেন্ট, নয়েজ ইত্যাদি পরিমাপ করা হয়েছে এবং স্টেপড গ্রেডিয়েন্ট লেয়ার ডিজাইনের কার্যকারিতা যাচাই করা হয়েছে। অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টরের অ্যাভাল্যাঞ্চ মাল্টিপ্লিকেশন এফেক্ট বিশ্লেষণ করা হয়েছে এবং মাল্টিপ্লিকেশন ফ্যাক্টরের সাথে আপতিত আলোর শক্তি, তাপমাত্রা ও অন্যান্য প্যারামিটারের সম্পর্ক আলোচনা করা হয়েছে।

চিত্র (A) InAs/InAsSb দীর্ঘ-তরঙ্গ ইনফ্রারেড APD ফটোডিটেক্টরের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম; (B) APD ফটোডিটেক্টরের প্রতিটি স্তরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম।