InGaAs फोटोडिटेक्टर का परिचय

परिचय देनाInGaAs फोटोडिटेक्टर

InGaAs उच्च प्रतिक्रिया और परिणाम प्राप्त करने के लिए आदर्श सामग्रियों में से एक है।उच्च गति फोटोडिटेक्टरसबसे पहले, InGaAs एक प्रत्यक्ष बैंडगैप अर्धचालक पदार्थ है, और इसकी बैंडगैप चौड़ाई को In और Ga के अनुपात द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे विभिन्न तरंगदैर्ध्य के प्रकाशिक संकेतों का पता लगाना संभव हो जाता है। इनमें से, In0.53Ga0.47As, InP सब्सट्रेट जाली के साथ पूरी तरह से मेल खाता है और प्रकाशिक संचार बैंड में इसका प्रकाश अवशोषण गुणांक बहुत अधिक है। इसका उपयोग निम्नलिखित की तैयारी में सबसे अधिक व्यापक रूप से किया जाता है:फोटोडिटेक्टरऔर इसमें सबसे उत्कृष्ट डार्क करंट और रिस्पॉन्सिविटी परफॉर्मेंस भी है। दूसरे, InGaAs और InP दोनों सामग्रियों में अपेक्षाकृत उच्च इलेक्ट्रॉन बहाव वेग होते हैं, उनके संतृप्त इलेक्ट्रॉन बहाव वेग दोनों लगभग 1×107cm/s होते हैं। इस बीच, विशिष्ट विद्युत क्षेत्रों के तहत, InGaAs और InP सामग्री इलेक्ट्रॉन वेग ओवरशूट प्रभाव प्रदर्शित करती हैं, उनके ओवरशूट वेग क्रमशः 4×107cm/s और 6×107cm/s तक पहुँचते हैं। यह एक उच्च क्रॉसिंग बैंडविड्थ प्राप्त करने के लिए अनुकूल है। वर्तमान में, InGaAs फोटोडिटेक्टर ऑप्टिकल संचार के लिए सबसे मुख्यधारा फोटोडिटेक्टर हैं। बाजार में, सतह-घटना युग्मन विधि सबसे आम है। 25 Gaud/s और 56 Gaud/s वाले सतह-घटना डिटेक्टर उत्पाद पहले से ही बड़े पैमाने पर उत्पादित किए जा सकते हैं हालांकि, उनके युग्मन विधियों की सीमाओं के कारण, सतह घटना डिटेक्टरों को अन्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ एकीकृत करना मुश्किल है। इसलिए, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण की बढ़ती मांग के साथ, उत्कृष्ट प्रदर्शन और एकीकरण के लिए उपयुक्त वेवगाइड युग्मित InGaAs फोटोडिटेक्टर धीरे-धीरे अनुसंधान का केंद्र बन गए हैं। उनमें से, 70GHz और 110GHz के वाणिज्यिक InGaAs फोटोडिटेक्टर मॉड्यूल लगभग सभी वेवगाइड युग्मन संरचनाओं को अपनाते हैं। सब्सट्रेट सामग्रियों में अंतर के अनुसार, वेवगाइड युग्मित InGaAs फोटोडिटेक्टर मुख्य रूप से दो प्रकारों में वर्गीकृत किए जा सकते हैं: INP-आधारित और Si-आधारित। InP सब्सट्रेट पर सामग्री एपिटैक्सियल उच्च गुणवत्ता वाली है और उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों के निर्माण के लिए अधिक उपयुक्त है।

विभिन्न अनुप्रयोग वातावरणों में, विशेष रूप से चरम स्थितियों में, फोटोडिटेक्टर की स्थिरता भी व्यावहारिक अनुप्रयोगों में प्रमुख कारकों में से एक है। हाल के वर्षों में, पेरोव्स्काइट, कार्बनिक और द्वि-आयामी पदार्थों जैसे नए प्रकार के डिटेक्टरों, जिन्होंने काफ़ी ध्यान आकर्षित किया है, को दीर्घकालिक स्थिरता के संदर्भ में अभी भी कई चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है, क्योंकि ये पदार्थ स्वयं पर्यावरणीय कारकों से आसानी से प्रभावित होते हैं। इस बीच, नई सामग्रियों की एकीकरण प्रक्रिया अभी भी पूरी तरह परिपक्व नहीं हुई है, और बड़े पैमाने पर उत्पादन और प्रदर्शन स्थिरता के लिए अभी और अन्वेषण की आवश्यकता है।

यद्यपि प्रेरकों का प्रयोग वर्तमान में उपकरणों की बैंडविड्थ को प्रभावी रूप से बढ़ा सकता है, यह डिजिटल ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में लोकप्रिय नहीं है। इसलिए, उपकरण के परजीवी RC मापदंडों को और कम करने के लिए नकारात्मक प्रभावों से कैसे बचा जाए, यह उच्च-गति फोटोडिटेक्टर के अनुसंधान दिशाओं में से एक है। दूसरे, जैसे-जैसे वेवगाइड युग्मित फोटोडिटेक्टरों की बैंडविड्थ बढ़ती रहती है, बैंडविड्थ और प्रतिक्रियाशीलता के बीच की बाधा फिर से उभरने लगती है। यद्यपि 200GHz से अधिक 3dB बैंडविड्थ वाले Ge/Si फोटोडिटेक्टर और InGaAs फोटोडिटेक्टर की रिपोर्ट की गई है, लेकिन उनकी प्रतिक्रियाशीलता संतोषजनक नहीं है। अच्छी प्रतिक्रियाशीलता बनाए रखते हुए बैंडविड्थ कैसे बढ़ाई जाए, यह एक महत्वपूर्ण शोध विषय है, जिसके समाधान के लिए नई प्रक्रिया-संगत सामग्रियों (उच्च गतिशीलता और उच्च अवशोषण गुणांक) या नवीन उच्च-गति उपकरण संरचनाओं की आवश्यकता हो सकती है। इसके अलावा, जैसे-जैसे उपकरण बैंडविड्थ बढ़ता है, माइक्रोवेव फोटोनिक लिंक में डिटेक्टरों के अनुप्रयोग परिदृश्य धीरे-धीरे बढ़ेंगे। प्रकाशीय संचार में कम प्रकाशीय शक्ति घटना और उच्च संवेदनशीलता संसूचन के विपरीत, इस परिदृश्य में, उच्च बैंडविड्थ के आधार पर, उच्च शक्ति घटना के लिए उच्च संतृप्ति शक्ति की आवश्यकता होती है। हालाँकि, उच्च बैंडविड्थ वाले उपकरण आमतौर पर छोटे आकार की संरचनाओं को अपनाते हैं, इसलिए उच्च गति और उच्च संतृप्ति शक्ति वाले फोटोडिटेक्टरों का निर्माण आसान नहीं होता है, और उपकरणों के वाहक निष्कर्षण और ऊष्मा अपव्यय में और नवाचारों की आवश्यकता हो सकती है। अंत में, उच्च गति वाले डिटेक्टरों के डार्क करंट को कम करना एक समस्या बनी हुई है जिसे जाली बेमेल वाले फोटोडिटेक्टरों को हल करने की आवश्यकता है। डार्क करंट मुख्य रूप से क्रिस्टल की गुणवत्ता और पदार्थ की सतही अवस्था से संबंधित है। इसलिए, उच्च गुणवत्ता वाली हेटेरोएपिटेक्सी या जाली बेमेल प्रणालियों के अंतर्गत बंधन जैसी प्रमुख प्रक्रियाओं के लिए अधिक शोध और निवेश की आवश्यकता होती है।