હિમપ્રપાત ફોટોોડેક્ટર (એપીડી ફોટોોડેક્ટર) ની સિદ્ધાંત અને વર્તમાન પરિસ્થિતિ ભાગ એક

એબ્સ્ટ્રેક્ટ: હિમપ્રપાત ફોટોોડેક્ટરની મૂળભૂત રચના અને કાર્યકારી સિદ્ધાંત (શરાબ) રજૂ કરવામાં આવે છે, ઉપકરણની રચનાની ઉત્ક્રાંતિ પ્રક્રિયા વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, વર્તમાન સંશોધન સ્થિતિનો સારાંશ આપવામાં આવે છે, અને એપીડીના ભાવિ વિકાસનો સંભવિત અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

1. પરિચય
ફોટોોડેક્ટર એ એક ઉપકરણ છે જે પ્રકાશ સંકેતોને વિદ્યુત સંકેતોમાં ફેરવે છે. એકમાંસેમિકન્ડક્ટર ફોટોોડેક્ટર, ફોટો-જનરેટેડ વાહક ઘટનાથી ઉત્સાહિત છે ફોટોન એપ્લાઇડ બાયસ વોલ્ટેજ હેઠળ બાહ્ય સર્કિટમાં પ્રવેશ કરે છે અને એક માપી શકાય તેવું ફોટોકોરન્ટ બનાવે છે. મહત્તમ પ્રતિભાવ પર પણ, પિન ફોટોોડોડ ફક્ત ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીની જોડી ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જે આંતરિક લાભ વિનાનું ઉપકરણ છે. વધુ પ્રતિભાવ માટે, હિમપ્રપાત ફોટોોડોડ (એપીડી) નો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ફોટોકોરન્ટ પર એપીડીની એમ્પ્લીફિકેશન અસર આયનીકરણની ટક્કર અસર પર આધારિત છે. અમુક શરતો હેઠળ, પ્રવેગક ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓની નવી જોડી ઉત્પન્ન કરવા માટે જાળી સાથે ટકરાવા માટે પૂરતી energy ર્જા મેળવી શકે છે. આ પ્રક્રિયા સાંકળની પ્રતિક્રિયા છે, જેથી પ્રકાશ શોષણ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓની જોડી મોટી સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડી ઉત્પન્ન કરી શકે અને મોટા ગૌણ ફોટોક urrent રન્ટની રચના કરી શકે. તેથી, એપીડીમાં ઉચ્ચ પ્રતિભાવ અને આંતરિક લાભ છે, જે ઉપકરણના સિગ્નલ-થી-અવાજ ગુણોત્તરને સુધારે છે. એપીડીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પ્રાપ્ત opt પ્ટિકલ પાવર પર અન્ય મર્યાદાઓ સાથે લાંબા-અંતરની અથવા નાની opt પ્ટિકલ ફાઇબર કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં કરવામાં આવશે. હાલમાં, ઘણા ical પ્ટિકલ ડિવાઇસ નિષ્ણાતો એપીડીની સંભાવનાઓ વિશે ખૂબ જ આશાવાદી છે, અને માને છે કે સંબંધિત ક્ષેત્રોની આંતરરાષ્ટ્રીય સ્પર્ધાત્મકતાને વધારવા માટે એપીડીનું સંશોધન જરૂરી છે.

2. તકનીકી વિકાસહિમપ્રપાત(એપીડી ફોટોોડેક્ટર)

2.1 સામગ્રી
(1)સી.આઈ. ફોટોોડેક્ટર
એસઆઈ મટિરીયલ ટેકનોલોજી એ એક પરિપક્વ તકનીક છે જેનો ઉપયોગ માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સના ક્ષેત્રમાં થાય છે, પરંતુ તે 1.31 મીમી અને 1.55 મીમીની તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં ઉપકરણોની તૈયારી માટે યોગ્ય નથી જે સામાન્ય રીતે ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશનના ક્ષેત્રમાં સ્વીકૃત છે.

(2) જી
તેમ છતાં, જી.ઇ.પી.ડી.નો વર્ણપટ્ટી પ્રતિસાદ opt પ્ટિકલ ફાઇબર ટ્રાન્સમિશનમાં નીચા નુકસાન અને ઓછા વિખેરી નાખવાની આવશ્યકતાઓ માટે યોગ્ય છે, તૈયારી પ્રક્રિયામાં મોટી મુશ્કેલીઓ છે. આ ઉપરાંત, જીઇનું ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ આયનીકરણ દર રેશિયો () 1 ની નજીક છે, તેથી ઉચ્ચ પ્રદર્શન એપીડી ઉપકરણો તૈયાર કરવું મુશ્કેલ છે.

(3) in0.53GA0.47AS/INP
એપીડીના પ્રકાશ શોષણ સ્તર તરીકે અને ગુણાકાર સ્તર તરીકે IN0.53GA0.47AS પસંદ કરવાની અસરકારક પદ્ધતિ છે. IN0.53GA0.47AS સામગ્રીનો શોષણ શિખર 1.65 મીમી, 1.31 મીમી, 1.55 મીમી તરંગલંબાઇ લગભગ 104 સેમી -1 ઉચ્ચ શોષણ ગુણાંક છે, જે હાલમાં પ્રકાશ ડિટેક્ટરના શોષણ સ્તર માટે પસંદીદા સામગ્રી છે.

(4)ફોટોગ્રાનેસ/ઇનફોટોોડેક્ટર
મલ્ટીપ્લાયર લેયર તરીકે પ્રકાશ શોષી લેતા સ્તર તરીકે ઇંગાએએસપીને પસંદ કરીને, 1-1.4 મીમીની પ્રતિક્રિયા તરંગલંબાઇ સાથે એપીડી, ઉચ્ચ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા, નીચા શ્યામ વર્તમાન અને ઉચ્ચ હિમપ્રપાત ગેઇન તૈયાર કરી શકાય છે. વિવિધ એલોય ઘટકો પસંદ કરીને, વિશિષ્ટ તરંગલંબાઇ માટેનું શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન પ્રાપ્ત થાય છે.

(5) ઇંગા/ઇનલાસ
IN0.52AL0.48AS સામગ્રીમાં બેન્ડ ગેપ (1.47EV) છે અને તે 1.55 મીમીની તરંગલંબાઇ શ્રેણી પર શોષી લેતું નથી. એવા પુરાવા છે કે પાતળા in0.52AL0.48AS એપિટેક્સિયલ લેયર શુદ્ધ ઇલેક્ટ્રોન ઇન્જેક્શનની સ્થિતિ હેઠળ ગુણાકાર સ્તર તરીકે INP કરતા વધુ સારી રીતે ગેઇન લાક્ષણિકતાઓ મેળવી શકે છે.

()) ઇંગાસ/ઇંગાસ (પી)/ઇનલાસ અને ઇંગા/ઇન (અલ) ગાએ/ઇનલાસ
સામગ્રીનો પ્રભાવ આયનીકરણ દર એપીડીના પ્રભાવને અસર કરતી એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે ગુણાકાર સ્તરના ટકરાતા આયનીકરણ દરમાં INGAAS (P) /INALAS અને (AL) GAAS /INALAS સુપરલેટીસ સ્ટ્રક્ચર્સ રજૂ કરીને સુધારી શકાય છે. સુપરલેટીસ સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કરીને, બેન્ડ એન્જિનિયરિંગ, વહન બેન્ડ અને વેલેન્સ બેન્ડ મૂલ્યો વચ્ચેના અસમપ્રમાણતાવાળા બેન્ડ એજ વિસંગતતાને કૃત્રિમ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે, અને ખાતરી કરે છે કે વહન બેન્ડ ડિસ્કોન્ટિન્યુટી વેલેન્સ બેન્ડ ડિસેન્ટિન્યુટી (ΔEC >> ΔEV) કરતા ઘણી મોટી છે. INGAAS જથ્થાબંધ સામગ્રીની તુલનામાં, INGAAS/INALAS ક્વોન્ટમ વેલ ઇલેક્ટ્રોન આયનીકરણ દર (એ) નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો વધારાની energy ર્જા મેળવે છે. ΔEC >> ev ને કારણે, એવી અપેક્ષા કરી શકાય છે કે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પ્રાપ્ત energy ર્જા છિદ્ર આયનીકરણ દર (બી) માં છિદ્ર energy ર્જાના યોગદાન કરતા વધુ ઇલેક્ટ્રોન આયનીકરણ દરમાં વધારો કરે છે. હોલ આયનીકરણ દરમાં ઇલેક્ટ્રોન આયનીકરણ દરનો ગુણોત્તર (કે) વધે છે. તેથી, ઉચ્ચ ગેઇન-બેન્ડવિડ્થ પ્રોડક્ટ (જીબીડબ્લ્યુ) અને ઓછા અવાજની કામગીરી સુપરલાટીસ સ્ટ્રક્ચર્સ લાગુ કરીને મેળવી શકાય છે. જો કે, આ આઈએનજીએએસ/ઇનલાસ ક્વોન્ટમ વેલ સ્ટ્રક્ચર એપીડી, જે કે મૂલ્યમાં વધારો કરી શકે છે, ઓપ્ટિકલ રીસીવરોને લાગુ કરવું મુશ્કેલ છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે મહત્તમ પ્રતિભાવને અસર કરે છે તે ગુણાકાર પરિબળ શ્યામ પ્રવાહ દ્વારા મર્યાદિત છે, ગુણાકાર અવાજ નહીં. આ રચનામાં, શ્યામ પ્રવાહ મુખ્યત્વે સાંકડી બેન્ડ ગેપ સાથે ઇંગાઝ વેલ લેયરની ટનલિંગ અસરને કારણે થાય છે, તેથી ક્વોન્ટમ વેલ સ્ટ્રક્ચરના સારી સ્તરને બદલે વાઇડ-બેન્ડ ગેપ ક્વાર્ટરનરી એલોયની રજૂઆત શ્યામ વર્તમાનને દબાવશે.