কেন আমাদের Ge ব্যবহার করতে হবেফটোডিটেক্টর
১. মৌলিক অবস্থান নির্ণয়: ফটোডিটেক্টর হিসেবে জিই (Ge) ব্যবহার করা কেন প্রয়োজন?
সিলিকন অপটিক্যাল লিঙ্কে, ফটোডিটেক্টর হলো সেই “অনুবাদক” যারা অপটিক্যাল সংকেতকে পুনরায় বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে। তবে, সিলিকনের নিজস্ব ব্যান্ডগ্যাপ হলো ১.১২ eV এবং এটি ১৩১০/১৫৫০ nm কমিউনিকেশন ব্যান্ডের জন্য প্রায় স্বচ্ছ, তাই এতে শুধুমাত্র জার্মেনিয়াম (Ge) ব্যবহার করা যায়।
Ge-এর একটি ০.৮ eV ডাইরেক্ট ব্যান্ডগ্যাপ রয়েছে, যা কমিউনিকেশন O/C ব্যান্ডকে অন্তর্ভুক্ত করে, কিন্তু সিলিকনের সাথে এর ৪.২% ল্যাটিস মিসম্যাচ রয়েছে। ডাইরেক্ট গ্রোথের ক্ষেত্রে ডিসলোকেশন ডেনসিটি ৪ × ১০⁸ cm⁻² পর্যন্ত হতে পারে এবং ডার্ক কারেন্ট একেবারেই অনুপস্থিত; একই সাথে, Ge-এর একটি ইনডাইরেক্ট ব্যান্ডগ্যাপ রয়েছে এবং এর অ্যাবজর্পশন কো-এফিসিয়েন্ট স্বাভাবিকভাবেই InGaAs-এর চেয়ে এক অর্ডার অফ ম্যাগনিটিউড কম, যা এর একটি স্বাভাবিক দুর্বলতা।
২. মূল যুগান্তকারী সাফল্য: ওয়েভগাইড ইন্টিগ্রেশন পারফরম্যান্সের প্রতিবন্ধকতা দূর করে
প্রচলিত উল্লম্ব আপতন ফটোডিটেক্টরের “শোষণ দৈর্ঘ্য = বাহক সংগ্রহ পথ”-এর মধ্যে একটি “প্রতিক্রিয়াশীলতা ব্যান্ডউইথ”-এর দোলাচল দেখা যায়, যার ঊর্ধ্বসীমা মাত্র ৭ গিগাহার্টজ;
বর্তমানে, মূলধারার ডিভাইস রুটগুলোকে তিনটি শ্রেণীতে বিভক্ত করা হয়েছে:
ভার্টিকাল পিন: এই প্রক্রিয়াটি ইন্ডাস্ট্রিতে সবচেয়ে সহজ এবং প্রচলিত, যা জিরো বায়াসে ৪০ জিবি/এস এবং ৬০ গিগাহার্টজের বেশি ব্যান্ডউইথ অর্জন করে;
এমএসএম (মেটাল সেমিকন্ডাক্টর): উচ্চ-তাপমাত্রার ডোপিংয়ের প্রয়োজন নেই, ব্যাকএন্ডে ইন্টিগ্রেট করা যায়, এর ডার্ক কারেন্ট বেশি এবং ব্যান্ডউইথ ৪০ গিগাহার্টজের বেশি।
উচ্চ মানের সংস্করণ:ভ্রমণ তরঙ্গ ফটোডিটেক্টরমাইক্রোওয়েভ ফোটন লিঙ্কের জন্য উচ্চ ব্যান্ডউইথ এবং উচ্চ স্যাচুরেশন ফোটোকারেন্টের মধ্যে ভারসাম্য রক্ষায় (TWPD) এবং সিঙ্গেল লাইন ক্যারিয়ার ফোটোডিটেক্টর (UTC) ব্যবহার করা হয়।
৩. উপকরণ ও কারুকার্য: 'ত্রুটি'কে সুবিধায় রূপান্তর
ল্যাটিস মিসম্যাচ এবং কর্মক্ষমতার ঘাটতির প্রতিক্রিয়ায়, শিল্পটি পরিপক্ক সমাধান তৈরি করেছে:
দ্বি-ধাপ এপিট্যাক্সি পদ্ধতি: প্রথমে, ৩০-৫০ ন্যানোমিটার পুরুত্বের একটি নিম্ন-তাপমাত্রার বাফার স্তর তৈরি করা হয়, এবং তারপর তাপমাত্রা বাড়িয়ে লক্ষ্যমাত্রার পুরুত্বে পৌঁছানো হয়, যা ডিসলোকেশন ঘনত্ব কমিয়ে প্রায় ১০⁷ সেমি⁻² করে;
স্ট্রেইন ইঞ্জিনিয়ারিং: Ge এবং Si-এর তাপীয় প্রসারণ সহগের পার্থক্যের কারণে Ge ফিল্মে ০.২% দ্বিমুখী টানজনিত স্ট্রেইন সৃষ্টি হবে, যার ফলে ডাইরেক্ট ব্যান্ড গ্যাপ ০.৮ eV থেকে কমে ০.৭৭ eV হবে এবং অ্যাবজর্পশন এজ ১.৫৫ μm থেকে বেড়ে ১.৬১ μm হবে, যা সম্পূর্ণ C+L ব্যান্ডকে আবৃত করবে, এমনকি L ব্যান্ডের অ্যাবজর্পশন সহগও InGaAs-এর সমান হতে পারবে;
CMOS ইন্টিগ্রেশন: এটি এখনও পরীক্ষামূলক পর্যায়ে রয়েছে। ফ্রন্ট-এন্ড ইন্টিগ্রেশন (FEOL)-কে ৭৫০ ℃-এর বেশি উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে হয়, অন্যদিকে ব্যাক-এন্ড ইন্টিগ্রেশন (BEOL) তাপমাত্রা-সহনশীল হলেও এতে ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটের প্রয়োজন হয় না এবং এর জন্য এখনও কোনো সমন্বিত ও পরিপক্ক সমাধান তৈরি হয়নি। বর্তমানে, শিল্পে সাধারণত “৯০% সিঙ্গেল-চিপ + এক্সটার্নাল” এর একটি মিশ্র পথ অবলম্বন করা হয়।লেজার“
পোস্ট করার সময়: ২৩-জুন-২০২৬