فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹ میٹریل سسٹمز کا موازنہ

فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹ میٹریل سسٹمز کا موازنہ
شکل 1 میں دو مادی نظاموں، انڈیم فاسفورس (InP) اور سلکان (Si) کا موازنہ دکھایا گیا ہے۔ انڈیم کی نایابیت InP کو Si سے زیادہ مہنگا مواد بناتی ہے۔ چونکہ سلیکون پر مبنی سرکٹس میں کم افزائشی نمو شامل ہوتی ہے، اس لیے سلیکون پر مبنی سرکٹس کی پیداوار عام طور پر InP سرکٹس سے زیادہ ہوتی ہے۔ سلکان پر مبنی سرکٹس میں، جرمینیم (Ge)، جو عام طور پر صرف میں استعمال ہوتا ہے۔فوٹو ڈیٹیکٹر(روشنی کا پتہ لگانے والے) کے لیے اپیٹیکسیل گروتھ کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ InP سسٹمز میں، یہاں تک کہ غیر فعال ویو گائیڈز کو بھی اپیٹیکسیل گروتھ کے ذریعے تیار کیا جانا چاہیے۔ ایپیٹیکسیل گروتھ میں ایک کرسٹل کی نمو کے مقابلے میں زیادہ خرابی کی کثافت ہوتی ہے، جیسے کرسٹل انگوٹ سے۔ InP ویو گائیڈز میں صرف ٹرانسورس میں ہائی ریفریکٹیو انڈیکس کنٹراسٹ ہوتا ہے، جبکہ سلیکون پر مبنی ویو گائیڈز میں ٹرانسورس اور طول بلد دونوں میں ہائی ریفریکٹیو انڈیکس کنٹراسٹ ہوتا ہے، جو سلیکون پر مبنی ڈیوائسز کو چھوٹے موڑنے والے ریڈیائی اور دیگر زیادہ کمپیکٹ ڈھانچے کو حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ InGaAsP میں براہ راست بینڈ گیپ ہے، جبکہ Si اور Ge میں نہیں ہے۔ نتیجے کے طور پر، InP میٹریل سسٹم لیزر کی کارکردگی کے لحاظ سے اعلیٰ ہیں۔ InP سسٹمز کے اندرونی آکسائیڈ اتنے مستحکم اور مضبوط نہیں ہیں جتنے Si، سلکان ڈائی آکسائیڈ (SiO2) کے اندرونی آکسائیڈز۔ سلیکون InP سے زیادہ مضبوط مواد ہے، جو بڑے ویفر سائز کے استعمال کی اجازت دیتا ہے، یعنی InP میں 75 ملی میٹر کے مقابلے میں 300 ملی میٹر (جلد ہی 450 ملی میٹر تک اپ گریڈ کیا جائے گا)۔ InPماڈیولرزعام طور پر کوانٹم محدود سٹارک اثر پر منحصر ہوتا ہے، جو درجہ حرارت کی وجہ سے بینڈ ایج کی حرکت کی وجہ سے درجہ حرارت سے حساس ہوتا ہے۔ اس کے برعکس، سلکان پر مبنی ماڈیولٹرز کا درجہ حرارت کا انحصار بہت کم ہے۔

سلیکون فوٹوونکس ٹیکنالوجی کو عام طور پر صرف کم لاگت، مختصر رینج، زیادہ حجم والی مصنوعات (سالانہ 1 ملین سے زائد ٹکڑے) کے لیے موزوں سمجھا جاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ یہ بڑے پیمانے پر قبول کیا جاتا ہے کہ ماسک پھیلانے اور ترقیاتی اخراجات کے لیے بڑی مقدار میں ویفر کی صلاحیت کی ضرورت ہوتی ہے، اور یہ کہسلکان فوٹوونکس ٹیکنالوجیشہر سے شہر علاقائی اور طویل فاصلے کے پروڈکٹ ایپلی کیشنز میں کارکردگی کے نمایاں نقصانات ہیں۔ تاہم حقیقت میں اس کے برعکس ہے۔ کم لاگت، مختصر رینج، زیادہ پیداوار والی ایپلی کیشنز، عمودی گہا سطح سے خارج کرنے والے لیزر (VCSEL) اوربراہ راست ماڈیولڈ لیزر (ڈی ایم ایل لیزر) : براہ راست ماڈیولڈ لیزر ایک بہت بڑا مسابقتی دباؤ لاتا ہے، اور سلیکون پر مبنی فوٹوونک ٹیکنالوجی کی کمزوری جو لیزرز کو آسانی سے مربوط نہیں کر سکتی، ایک اہم نقصان بن گیا ہے۔ اس کے برعکس، میٹرو، لمبی دوری کی ایپلی کیشنز میں، سلکان فوٹوونکس ٹیکنالوجی اور ڈیجیٹل سگنل پروسیسنگ (DSP) کو ایک ساتھ مربوط کرنے کی ترجیح کی وجہ سے (جو اکثر اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں ہوتا ہے)، لیزر کو الگ کرنا زیادہ فائدہ مند ہے۔ اس کے علاوہ، مربوط پتہ لگانے والی ٹیکنالوجی بڑی حد تک سلیکون فوٹوونکس ٹیکنالوجی کی خامیوں کو پورا کر سکتی ہے، جیسے کہ یہ مسئلہ کہ تاریک کرنٹ مقامی آسکیلیٹر فوٹو کرنٹ سے بہت چھوٹا ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ سوچنا بھی غلط ہے کہ ماسک اور ترقیاتی اخراجات کو پورا کرنے کے لیے بڑی مقدار میں ویفر صلاحیت کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ سلیکون فوٹوونکس ٹیکنالوجی نوڈ کے سائز کا استعمال کرتی ہے جو کہ جدید ترین تکمیلی میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹرز (CMOS) سے کہیں زیادہ بڑے ہوتے ہیں۔ لہذا مطلوبہ ماسک اور پروڈکشن رنز نسبتاً سستے ہیں۔