InGaAs ફોટોડિટેક્ટરનો પરિચય આપો

પરિચય આપોInGaAs ફોટોડિટેક્ટર

ઉચ્ચ-પ્રતિભાવ પ્રાપ્ત કરવા માટે InGaAs એક આદર્શ સામગ્રી છે અનેહાઇ-સ્પીડ ફોટોડિટેક્ટર. સૌપ્રથમ, InGaAs એક ડાયરેક્ટ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર મટીરીયલ છે, અને તેની બેન્ડગેપ પહોળાઈને In અને Ga વચ્ચેના ગુણોત્તર દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે, જે વિવિધ તરંગલંબાઇના ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને શોધવામાં મદદ કરે છે. તેમાંથી, In0.53Ga0.47As InP સબસ્ટ્રેટ જાળી સાથે સંપૂર્ણ રીતે મેળ ખાય છે અને ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન બેન્ડમાં ખૂબ જ ઉચ્ચ પ્રકાશ શોષણ ગુણાંક ધરાવે છે. તે તૈયારીમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છેફોટોડિટેક્ટરઅને તેમાં સૌથી ઉત્કૃષ્ટ ડાર્ક કરંટ અને રિસ્પોન્સિવિટી કામગીરી પણ છે. બીજું, InGaAs અને InP બંને સામગ્રીમાં પ્રમાણમાં ઊંચી ઇલેક્ટ્રોન ડ્રિફ્ટ વેલોસિટી છે, જેમાં તેમની સંતૃપ્ત ઇલેક્ટ્રોન ડ્રિફ્ટ વેલોસિટી લગભગ 1×107cm/s છે. દરમિયાન, ચોક્કસ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો હેઠળ, InGaAs અને InP સામગ્રી ઇલેક્ટ્રોન વેલોસિટી ઓવરશૂટ ઇફેક્ટ્સ દર્શાવે છે, જેમાં તેમની ઓવરશૂટ વેલોસિટી અનુક્રમે 4×107cm/s અને 6×107cm/s સુધી પહોંચે છે. તે ઉચ્ચ ક્રોસિંગ બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત કરવા માટે અનુકૂળ છે. હાલમાં, InGaAs ફોટોડિટેક્ટર્સ ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન માટે સૌથી મુખ્ય પ્રવાહના ફોટોડિટેક્ટર છે. બજારમાં, સપાટી-ઘટના જોડાણ પદ્ધતિ સૌથી સામાન્ય છે. 25 Gaud/s અને 56 Gaud/s સાથે સપાટી-ઘટના શોધક ઉત્પાદનો પહેલાથી જ મોટા પાયે ઉત્પાદિત કરી શકાય છે. નાના કદના, બેક-ઘટના અને ઉચ્ચ-બેન્ડવિડ્થ સપાટી-ઘટના શોધકો પણ વિકસાવવામાં આવ્યા છે, મુખ્યત્વે હાઇ સ્પીડ અને ઉચ્ચ સંતૃપ્તિ જેવા એપ્લિકેશનો માટે. જોકે, તેમની જોડાણ પદ્ધતિઓની મર્યાદાઓને કારણે, સપાટી ઘટના શોધકોને અન્ય ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો સાથે સંકલિત કરવું મુશ્કેલ છે. તેથી, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક એકીકરણની વધતી માંગ સાથે, ઉત્તમ પ્રદર્શન અને એકીકરણ માટે યોગ્ય વેવગાઇડ કપલ્ડ InGaAs ફોટોડિટેક્ટર ધીમે ધીમે સંશોધનનું કેન્દ્ર બન્યા છે. તેમાંથી, 70GHz અને 110GHz ના વાણિજ્યિક InGaAs ફોટોડિટેક્ટર મોડ્યુલો લગભગ બધા વેવગાઇડ કપલિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ અપનાવે છે. સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીમાં તફાવત અનુસાર, વેવગાઇડ કપલ્ડ InGaAs ફોટોડિટેક્ટર્સને મુખ્યત્વે બે પ્રકારમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે: INP-આધારિત અને Si-આધારિત. InP સબસ્ટ્રેટ પર એપિટેક્સિયલ સામગ્રી ઉચ્ચ ગુણવત્તા ધરાવે છે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે વધુ યોગ્ય છે. જો કે, Si સબસ્ટ્રેટ પર ઉગાડવામાં આવતી અથવા બંધાયેલી III-V જૂથ સામગ્રી માટે, InGaAs સામગ્રી અને Si સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે વિવિધ મેળ ખાતી ન હોવાને કારણે, સામગ્રી અથવા ઇન્ટરફેસ ગુણવત્તા પ્રમાણમાં નબળી છે, અને ઉપકરણોના પ્રદર્શનમાં સુધારા માટે હજુ પણ નોંધપાત્ર અવકાશ છે.

વિવિધ એપ્લિકેશન વાતાવરણમાં, ખાસ કરીને આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં, ફોટોડિટેક્ટરની સ્થિરતા પણ વ્યવહારિક એપ્લિકેશનોમાં મુખ્ય પરિબળોમાંનું એક છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, પેરોવસ્કાઇટ, કાર્બનિક અને દ્વિ-પરિમાણીય સામગ્રી જેવા નવા પ્રકારના ડિટેક્ટર, જેમણે ઘણું ધ્યાન ખેંચ્યું છે, તેઓ હજુ પણ લાંબા ગાળાની સ્થિરતાના સંદર્ભમાં ઘણા પડકારોનો સામનો કરે છે કારણ કે સામગ્રી પોતે પર્યાવરણીય પરિબળોથી સરળતાથી પ્રભાવિત થાય છે. દરમિયાન, નવી સામગ્રીની એકીકરણ પ્રક્રિયા હજુ પણ પરિપક્વ નથી, અને મોટા પાયે ઉત્પાદન અને પ્રદર્શન સુસંગતતા માટે વધુ સંશોધનની જરૂર છે.

જોકે હાલમાં ઇન્ડક્ટર્સની રજૂઆત ઉપકરણોની બેન્ડવિડ્થને અસરકારક રીતે વધારી શકે છે, તે ડિજિટલ ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં લોકપ્રિય નથી. તેથી, ઉપકરણના પરોપજીવી RC પરિમાણોને વધુ ઘટાડવા માટે નકારાત્મક અસરોને કેવી રીતે ટાળવી તે હાઇ-સ્પીડ ફોટોડિટેક્ટરના સંશોધન દિશાઓમાંનું એક છે. બીજું, જેમ જેમ વેવગાઇડ કપ્લ્ડ ફોટોડિટેક્ટર્સની બેન્ડવિડ્થ વધતી રહે છે, તેમ તેમ બેન્ડવિડ્થ અને રિસ્પોન્સિવિટી વચ્ચેનો અવરોધ ફરીથી ઉભરી આવવા લાગે છે. જોકે 200GHz થી વધુ 3dB બેન્ડવિડ્થ સાથે Ge/Si ફોટોડિટેક્ટર અને InGaAs ફોટોડિટેક્ટરની જાણ કરવામાં આવી છે, તેમની જવાબદારીઓ સંતોષકારક નથી. સારી રિસ્પોન્સિવિટી જાળવી રાખીને બેન્ડવિડ્થ કેવી રીતે વધારવી તે એક મહત્વપૂર્ણ સંશોધન વિષય છે, જેને ઉકેલવા માટે નવી પ્રક્રિયા-સુસંગત સામગ્રી (ઉચ્ચ ગતિશીલતા અને ઉચ્ચ શોષણ ગુણાંક) અથવા નવી હાઇ-સ્પીડ ડિવાઇસ સ્ટ્રક્ચર્સની રજૂઆતની જરૂર પડી શકે છે. વધુમાં, જેમ જેમ ડિવાઇસ બેન્ડવિડ્થ વધે છે, માઇક્રોવેવ ફોટોનિક લિંક્સમાં ડિટેક્ટરના એપ્લિકેશન દૃશ્યો ધીમે ધીમે વધશે. ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશનમાં નાના ઓપ્ટિકલ પાવર ઇન્સિડન્સ અને હાઇ-સેન્સિટિવિટી ડિટેક્શનથી વિપરીત, આ દૃશ્ય, ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થના આધારે, ઉચ્ચ-પાવર ઇન્સિડન્સ માટે ઉચ્ચ સંતૃપ્તિ પાવર માંગ ધરાવે છે. જોકે, ઉચ્ચ-બેન્ડવિડ્થ ઉપકરણો સામાન્ય રીતે નાના કદના માળખા અપનાવે છે, તેથી હાઇ-સ્પીડ અને ઉચ્ચ-સંતૃપ્તિ-શક્તિ ફોટોડિટેક્ટર્સ બનાવવાનું સરળ નથી, અને ઉપકરણોના વાહક નિષ્કર્ષણ અને ગરમીના વિસર્જનમાં વધુ નવીનતાઓની જરૂર પડી શકે છે. છેલ્લે, હાઇ-સ્પીડ ડિટેક્ટર્સના શ્યામ પ્રવાહને ઘટાડવા એ એક સમસ્યા છે જે જાળીના મિસમેચ સાથે ફોટોડિટેક્ટર્સને હલ કરવાની જરૂર છે. શ્યામ પ્રવાહ મુખ્યત્વે સામગ્રીની સ્ફટિક ગુણવત્તા અને સપાટીની સ્થિતિ સાથે સંબંધિત છે. તેથી, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા હેટરોએપિટેક્ષી અથવા જાળીના મિસમેચ સિસ્ટમ હેઠળ બંધન જેવી મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ માટે વધુ સંશોધન અને રોકાણની જરૂર છે.