InGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر متعارف کروائیں۔

تعارف کروائیں۔InGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر

InGaAs اعلی ردعمل کے حصول کے لیے ایک مثالی مواد ہے۔تیز رفتار فوٹو ڈیٹیکٹر. سب سے پہلے، InGaAs ایک براہ راست بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر مواد ہے، اور اس کے بینڈ گیپ کی چوڑائی کو In اور Ga کے درمیان تناسب سے ریگولیٹ کیا جا سکتا ہے، جس سے مختلف طول موجوں کے آپٹیکل سگنلز کا پتہ لگانے میں مدد ملتی ہے۔ ان میں سے، In0.53Ga0.47As مکمل طور پر InP سبسٹریٹ جالی کے ساتھ مماثل ہے اور آپٹیکل کمیونیکیشن بینڈ میں روشنی جذب کرنے کا گتانک بہت زیادہ ہے۔ یہ سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر کی تیاری میں استعمال کیا جاتا ہےفوٹو ڈیٹیکٹراور اس میں انتہائی شاندار تاریک کرنٹ اور ذمہ داری کی کارکردگی بھی ہے۔ دوم، دونوں InGaAs اور InP مواد میں نسبتاً زیادہ الیکٹران ڈرفٹ کی رفتار ہوتی ہے، ان کے سیر شدہ الیکٹران کے بڑھے ہوئے رفتار دونوں تقریباً 1×107cm/s ہوتے ہیں۔ دریں اثنا، مخصوص الیکٹرک فیلڈز کے تحت، InGaAs اور InP مواد الیکٹران کی رفتار کے اوور شوٹ اثرات کو ظاہر کرتے ہیں، ان کی اوور شوٹ کی رفتار بالترتیب 4×107cm/s اور 6×107cm/s تک پہنچ جاتی ہے۔ یہ زیادہ کراسنگ بینڈوڈتھ حاصل کرنے کے لیے موزوں ہے۔ فی الحال، InGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر آپٹیکل کمیونیکیشن کے لیے سب سے مرکزی دھارے کے فوٹو ڈیٹیکٹر ہیں۔ مارکیٹ میں، سطح کے واقعات کو جوڑنے کا طریقہ سب سے عام ہے۔ 25 Gaud/s اور 56 Gaud/s کے ساتھ سرفیس-انیڈنٹ ڈیٹیکٹر مصنوعات پہلے ہی بڑے پیمانے پر تیار کی جا سکتی ہیں۔ چھوٹے سائز کے، بیک انڈینس، اور ہائی بینڈ وڈتھ سطح کے واقعات کا پتہ لگانے والے بھی تیار کیے گئے ہیں، بنیادی طور پر ایپلی کیشنز جیسے کہ تیز رفتار اور ہائی سیچوریشن کے لیے۔ تاہم، ان کے جوڑنے کے طریقوں کی حدود کی وجہ سے، سطح کے واقعے کا پتہ لگانے والوں کو دوسرے آپٹو الیکٹرانک آلات کے ساتھ ضم کرنا مشکل ہے۔ لہذا، آپٹو الیکٹرانک انضمام کی بڑھتی ہوئی مانگ کے ساتھ، بہترین کارکردگی اور انضمام کے لیے موزوں کے ساتھ ویو گائیڈ جوڑے InGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر آہستہ آہستہ تحقیق کا مرکز بن گئے ہیں۔ ان میں، 70GHz اور 110GHz کے کمرشل InGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر ماڈیول تقریباً سبھی ویو گائیڈ کپلنگ ڈھانچے کو اپناتے ہیں۔ سبسٹریٹ مواد میں فرق کے مطابق، ویو گائیڈ جوڑے InGaAs فوٹو ڈیٹیکٹرز کو بنیادی طور پر دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: INP-based اور Si-based۔ InP سبسٹریٹس پر میٹریل ایپیٹیکسیل اعلیٰ معیار کا ہے اور اعلیٰ کارکردگی والے آلات کی تیاری کے لیے زیادہ موزوں ہے۔ تاہم، III-V گروپ کے مواد کے لیے جو Si سبسٹریٹس پر اگائے گئے یا بندھے ہوئے ہیں، InGaAs مواد اور Si سبسٹریٹس کے درمیان مختلف مماثلتوں کی وجہ سے، مواد یا انٹرفیس کا معیار نسبتاً خراب ہے، اور آلات کی کارکردگی میں بہتری کے لیے ابھی بھی کافی گنجائش موجود ہے۔

مختلف ایپلی کیشنز کے ماحول میں فوٹو ڈیٹیکٹر کا استحکام، خاص طور پر انتہائی حالات میں، عملی ایپلی کیشنز کے اہم عوامل میں سے ایک ہے۔ حالیہ برسوں میں، نئی قسم کے ڈیٹیکٹر جیسے پیرووسکائٹ، نامیاتی اور دو جہتی مواد، جنہوں نے بہت زیادہ توجہ مبذول کرائی ہے، اب بھی طویل مدتی استحکام کے لحاظ سے بہت سے چیلنجوں کا سامنا کر رہے ہیں اس حقیقت کی وجہ سے کہ مواد خود آسانی سے ماحولیاتی عوامل سے متاثر ہوتے ہیں۔ دریں اثنا، نئے مواد کے انضمام کا عمل اب بھی پختہ نہیں ہوا ہے، اور بڑے پیمانے پر پیداوار اور کارکردگی کی مستقل مزاجی کے لیے مزید تلاش کی ضرورت ہے۔

اگرچہ انڈکٹرز کا تعارف اس وقت آلات کی بینڈوتھ کو مؤثر طریقے سے بڑھا سکتا ہے، لیکن یہ ڈیجیٹل آپٹیکل کمیونیکیشن سسٹم میں مقبول نہیں ہے۔ لہذا، ڈیوائس کے پرجیوی RC پیرامیٹرز کو مزید کم کرنے کے لیے منفی اثرات سے کیسے بچنا ہے، تیز رفتار فوٹو ڈیٹیکٹر کی تحقیقی ہدایات میں سے ایک ہے۔ دوم، جیسا کہ ویو گائیڈ کپلڈ فوٹو ڈیٹیکٹرز کی بینڈوتھ بڑھتی رہتی ہے، بینڈوڈتھ اور ریسپانسیویٹی کے درمیان رکاوٹ دوبارہ ابھرنا شروع ہوجاتی ہے۔ اگرچہ 200GHz سے زیادہ 3dB بینڈوتھ کے ساتھ Ge/Si فوٹو ڈیٹیکٹر اور InGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر کی اطلاع دی گئی ہے، لیکن ان کی ذمہ داریاں تسلی بخش نہیں ہیں۔ اچھی ذمہ داری کو برقرار رکھتے ہوئے بینڈوتھ کو کیسے بڑھایا جائے یہ ایک اہم تحقیقی موضوع ہے، جس کو حل کرنے کے لیے نئے پروسیس سے مطابقت رکھنے والے مواد (ہائی موبلٹی اور ہائی جذب کرنے والے گتانک) یا نئے ہائی سپیڈ ڈیوائس ڈھانچے کو متعارف کرانے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، جیسے جیسے ڈیوائس کی بینڈوتھ میں اضافہ ہوتا ہے، مائیکرو ویو فوٹوونک لنکس میں ڈیٹیکٹرز کے اطلاق کے منظرنامے بتدریج بڑھتے جائیں گے۔ آپٹیکل کمیونیکیشن میں آپٹیکل پاور کے چھوٹے واقعات اور اعلی حساسیت کا پتہ لگانے کے برعکس، اس منظر نامے میں، ہائی بینڈوڈتھ کی بنیاد پر، ہائی پاور واقعات کے لیے اعلی سنترپتی طاقت کی مانگ ہے۔ تاہم، ہائی بینڈوڈتھ ڈیوائسز عام طور پر چھوٹے سائز کے ڈھانچے کو اپناتے ہیں، اس لیے تیز رفتار اور ہائی سیچوریشن پاور فوٹو ڈیٹیکٹر بنانا آسان نہیں ہے، اور آلات کے کیریئر نکالنے اور گرمی کی کھپت میں مزید اختراعات کی ضرورت ہوسکتی ہے۔ آخر میں، تیز رفتار ڈٹیکٹروں کے تاریک کرنٹ کو کم کرنا ایک ایسا مسئلہ ہے جسے جعلی مماثلت والے فوٹو ڈیٹیکٹرز کو حل کرنے کی ضرورت ہے۔ تاریک کرنٹ بنیادی طور پر کرسٹل کے معیار اور مواد کی سطح کی حالت سے متعلق ہے۔ لہٰذا، کلیدی عمل جیسے کہ اعلیٰ معیار کی ہیٹروپیٹاکسی یا جالی کے مماثل نظام کے تحت بانڈنگ کے لیے مزید تحقیق اور سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے۔