ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ଭାଗ ଦ୍ୱିତୀୟର ନୀତି ଏବଂ ବର୍ତ୍ତମାନର ପରିସ୍ଥିତି

ନୀତି ଏବଂ ବର୍ତ୍ତମାନର ପରିସ୍ଥିତିହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ଦ୍ୱିତୀୟ ଭାଗ

୨.୨ APD ଚିପ୍ ଗଠନ
ଯୁକ୍ତିଯୁକ୍ତ ଚିପ୍ ଗଠନ ହେଉଛି ଉଚ୍ଚ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ମୌଳିକ ଗ୍ୟାରେଣ୍ଟି। APDର ଗଠନାତ୍ମକ ଡିଜାଇନ୍ ମୁଖ୍ୟତଃ RC ସମୟ ସ୍ଥିରତା, ହେଟେରୋଜଙ୍କସନରେ ଗର୍ତ୍ତ କ୍ୟାପଚର, ଅବକ୍ଷୟ କ୍ଷେତ୍ର ଦେଇ ବାହକ ପରିବହନ ସମୟ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ବିଷୟଗୁଡ଼ିକୁ ବିଚାର କରେ। ଏହାର ଗଠନର ବିକାଶ ନିମ୍ନରେ ସଂକ୍ଷିପ୍ତ କରାଯାଇଛି:

(୧) ମୌଳିକ ଗଠନ
ସରଳତମ APD ଗଠନ PIN ଫଟୋଡାୟୋଡ ଉପରେ ଆଧାରିତ, P କ୍ଷେତ୍ର ଏବଂ N କ୍ଷେତ୍ରକୁ ଅତ୍ୟଧିକ ଡୋପ କରାଯାଇଛି, ଏବଂ N-ଟାଇପ୍ କିମ୍ବା P-ଟାଇପ୍ ଡବଲି-ରିପେଲାଣ୍ଟ କ୍ଷେତ୍ରକୁ ପାର୍ଶ୍ୱବର୍ତ୍ତୀ P ଅଞ୍ଚଳ କିମ୍ବା N ଅଞ୍ଚଳରେ ପ୍ରବେଶ କରାଯାଏ ଯାହା ଦ୍ଵାରା ପ୍ରାଥମିକ ଫଟୋଧାରାର ପ୍ରବର୍ଦ୍ଧନକୁ ଅନୁଭବ କରାଯାଇପାରିବ। InP ସିରିଜ୍ ସାମଗ୍ରୀ ପାଇଁ, କାରଣ ଗର୍ତ୍ତ ପ୍ରଭାବ ଆୟନାଇଜେସନ୍ ଗୁଣାଙ୍କ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ପ୍ରଭାବ ଆୟନାଇଜେସନ୍ ଗୁଣାଙ୍କ ଠାରୁ ଅଧିକ, N-ଟାଇପ୍ ଡୋପିଂର ଲାଭ କ୍ଷେତ୍ର ସାଧାରଣତଃ P ଅଞ୍ଚଳରେ ରଖାଯାଏ। ଏକ ଆଦର୍ଶ ପରିସ୍ଥିତିରେ, କେବଳ ଗର୍ତ୍ତଗୁଡ଼ିକୁ ଲାଭ ଅଞ୍ଚଳରେ ଇଞ୍ଜେକ୍ସନ କରାଯାଏ, ତେଣୁ ଏହି ଗଠନକୁ ଏକ ଗର୍ତ୍ତ-ଇଞ୍ଜେକ୍ସନ ଗଠନ କୁହାଯାଏ।

(2) ଅବଶୋଷଣ ଏବଂ ଲାଭକୁ ପୃଥକ କରାଯାଏ
InP ର ବିସ୍ତୃତ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗ୍ୟାପ୍ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ଯୋଗୁଁ (InP ହେଉଛି 1.35eV ଏବଂ InGaA ହେଉଛି 0.75eV), InP ସାଧାରଣତଃ ଲାଭ ଜୋନ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ଏବଂ InGaAs କୁ ଅବଶୋଷଣ ଜୋନ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।

(3) ଅବଶୋଷଣ, ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ ଏବଂ ଲାଭ (SAGM) ଗଠନ ଯଥାକ୍ରମେ ପ୍ରସ୍ତାବିତ।
ବର୍ତ୍ତମାନ, ଅଧିକାଂଶ ବାଣିଜ୍ୟିକ APD ଡିଭାଇସ୍ InP/InGaAs ସାମଗ୍ରୀ ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତି, InGaAs ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର ଭାବରେ, InP ଉଚ୍ଚ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର (>5x105V/cm) ବିନା ଭାଙ୍ଗିବା ସମୟରେ, ଏକ ଲାଭ ଜୋନ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ। ଏହି ସାମଗ୍ରୀ ପାଇଁ, ଏହି APD ର ଡିଜାଇନ୍ ହେଉଛି ଯେ ଗାତଗୁଡ଼ିକର ଧକ୍କା ଦ୍ୱାରା N-ଟାଇପ୍ InP ରେ ହିମସ୍ଲାନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଗଠିତ ହୁଏ। InP ଏବଂ InGaAs ମଧ୍ୟରେ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ବ୍ୟବଧାନରେ ବଡ଼ ପାର୍ଥକ୍ୟକୁ ବିଚାରକୁ ନେଇ, ଭାଲେନ୍ସ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ପ୍ରାୟ 0.4eV ର ଶକ୍ତି ସ୍ତର ପାର୍ଥକ୍ୟ InGaAs ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତରରେ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା ଗାତଗୁଡ଼ିକୁ InP ଗୁଣକ ସ୍ତର ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିବା ପୂର୍ବରୁ ହେଟେରୋଜଙ୍କସନ ଧାରରେ ବାଧାପ୍ରାପ୍ତ କରିଥାଏ ଏବଂ ଗତି ବହୁତ ହ୍ରାସ ପାଇଥାଏ, ଯାହା ଫଳରେ ଏହି APD ର ଏକ ଲମ୍ବା ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସମୟ ଏବଂ ସଂକୀର୍ଣ୍ଣ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ହୋଇଥାଏ। ଦୁଇଟି ସାମଗ୍ରୀ ମଧ୍ୟରେ ଏକ InGaAsP ଟ୍ରାଞ୍ଜିସନ୍ ସ୍ତର ଯୋଡି ଏହି ସମସ୍ୟାର ସମାଧାନ କରାଯାଇପାରିବ।

(୪) ଯଥାକ୍ରମେ ଅବଶୋଷଣ, ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ, ଚାର୍ଜ ଏବଂ ଲାଭ (SAGCM) ଗଠନ ପ୍ରସ୍ତାବିତ ହୋଇଛି।
ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର ଏବଂ ଲାଭ ସ୍ତରର ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ବଣ୍ଟନକୁ ଆହୁରି ସଜାଡ଼ିବା ପାଇଁ, ଚାର୍ଜ ସ୍ତରକୁ ଡିଭାଇସ୍ ଡିଜାଇନ୍‌ରେ ପ୍ରବେଶ କରାଯାଇଛି, ଯାହା ଡିଭାଇସ୍ ଗତି ଏବଂ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତାକୁ ବହୁଳ ଭାବରେ ଉନ୍ନତ କରିଥାଏ।

(5) ରେଜୋନେଟର ଏନହାନ୍ସଡ୍ (RCE) SAGCM ଗଠନ
ପାରମ୍ପରିକ ଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକର ଉପରୋକ୍ତ ସର୍ବୋତ୍ତମ ଡିଜାଇନରେ, ଆମକୁ ଏହି ସତ୍ୟର ସମ୍ମୁଖୀନ ହେବାକୁ ପଡିବ ଯେ ଶୋଷଣ ସ୍ତରର ଘନତା ଡିଭାଇସର ଗତି ଏବଂ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା ପାଇଁ ଏକ ବିରୋଧାଭାସୀ କାରକ। ଶୋଷଣ ସ୍ତରର ପତଳା ଘନତା ବାହକ ପରିବହନ ସମୟକୁ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ, ତେଣୁ ଏକ ବଡ଼ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ପ୍ରାପ୍ତ କରାଯାଇପାରିବ। ତଥାପି, ସେହି ସମୟରେ, ଉଚ୍ଚ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା ପ୍ରାପ୍ତ କରିବା ପାଇଁ, ଶୋଷଣ ସ୍ତରର ପର୍ଯ୍ୟାପ୍ତ ଘନତା ରହିବା ଆବଶ୍ୟକ। ଏହି ସମସ୍ୟାର ସମାଧାନ ରେଜୋନାଣ୍ଟ କେଭିଟି (RCE) ଗଠନ ହୋଇପାରେ, ଅର୍ଥାତ୍, ବିତରିତ ବ୍ରାଗ୍ ପ୍ରତିଫଳକ (DBR) ଡିଭାଇସର ତଳ ଏବଂ ଉପର ଭାଗରେ ଡିଜାଇନ୍ କରାଯାଇଛି। DBR ଦର୍ପଣରେ କମ୍ ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ ଏବଂ ଗଠନରେ ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ ସହିତ ଦୁଇ ପ୍ରକାରର ସାମଗ୍ରୀ ଥାଏ, ଏବଂ ଦୁଇଟି ବିକଳ୍ପ ଭାବରେ ବଢ଼େ, ଏବଂ ପ୍ରତ୍ୟେକ ସ୍ତରର ଘନତା ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀରେ ଘଟଣା ଆଲୋକ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ 1/4 ପୂରଣ କରେ। ଡିଟେକ୍ଟରର ପ୍ରତିସରଣ ଗଠନ ଗତି ଆବଶ୍ୟକତା ପୂରଣ କରିପାରିବ, ଶୋଷଣ ସ୍ତରର ଘନତାକୁ ବହୁତ ପତଳା କରାଯାଇପାରିବ, ଏବଂ ଅନେକ ପ୍ରତିଫଳନ ପରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା ବୃଦ୍ଧି ପାଇଥାଏ।

(6) ଧାର-ସଂଯୁକ୍ତ ତରଙ୍ଗଗାଇଡ୍ ଗଠନ (WG-APD)
ଡିଭାଇସ୍ ଗତି ଏବଂ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା ଉପରେ ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର ଘନତାର ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରଭାବର ବିରୋଧାଭାସ ସମାଧାନ କରିବାର ଆଉ ଏକ ସମାଧାନ ହେଉଛି ଧାର-ସଂଯୁକ୍ତ ତରଙ୍ଗଗାଇଡ୍ ଗଠନ ପ୍ରଚଳନ କରିବା। ଏହି ଗଠନ ପାର୍ଶ୍ୱରୁ ଆଲୋକ ପ୍ରବେଶ କରେ, କାରଣ ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର ବହୁତ ଲମ୍ବା, ଉଚ୍ଚ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା ହାସଲ କରିବା ସହଜ, ଏବଂ ସେହି ସମୟରେ, ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତରକୁ ବହୁତ ପତଳା କରାଯାଇପାରିବ, ଯାହା ବାହକ ପରିବହନ ସମୟକୁ ହ୍ରାସ କରିଥାଏ। ତେଣୁ, ଏହି ଗଠନ ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତରର ଘନତା ଉପରେ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ଏବଂ ଦକ୍ଷତାର ବିଭିନ୍ନ ନିର୍ଭରଶୀଳତାକୁ ସମାଧାନ କରେ, ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ହାର ଏବଂ ଉଚ୍ଚ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା APD ହାସଲ କରିବା ଆଶା କରାଯାଏ। WG-APD ପ୍ରକ୍ରିୟା RCE APD ଅପେକ୍ଷା ସରଳ, ଯାହା DBR ମିରରର ଜଟିଳ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଦୂର କରେ। ତେଣୁ, ଏହା ବ୍ୟବହାରିକ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଅଧିକ ସମ୍ଭବ ଏବଂ ସାଧାରଣ ବିମାନ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ସଂଯୋଗ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ।

3. ନିଷ୍କର୍ଷ
ହିମସ୍ଖଳନର ବିକାଶଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରସାମଗ୍ରୀ ଏବଂ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକର ସମୀକ୍ଷା କରାଯାଇଛି। InP ସାମଗ୍ରୀର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ ଏବଂ ଗର୍ତ୍ତ ସଂଘର୍ଷ ଆୟନାଇଜେସନ ହାର InAlAs ର ନିକଟତର, ଯାହା ଦୁଇଟି ବାହକ ପ୍ରତୀକଗୁଡ଼ିକର ଦ୍ୱିଗୁଣିତ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ନେଇଥାଏ, ଯାହା ହିମସ୍ଖଳନ ନିର୍ମାଣ ସମୟକୁ ଅଧିକ କରିଥାଏ ଏବଂ ଶବ୍ଦ ବୃଦ୍ଧି କରିଥାଏ। ଶୁଦ୍ଧ InAlAs ସାମଗ୍ରୀ ତୁଳନାରେ, InGaAs (P) /InAlAs ଏବଂ In (Al) GaAs/InAlAs କ୍ୱାଣ୍ଟମ କୂଅ ଗଠନରେ ସଂଘର୍ଷ ଆୟନାଇଜେସନ ଗୁଣାଙ୍କର ବର୍ଦ୍ଧିତ ଅନୁପାତ ଅଛି, ତେଣୁ ଶବ୍ଦ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ବହୁ ପରିମାଣରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରାଯାଇପାରିବ। ଗଠନ ଦୃଷ୍ଟିରୁ, ଡିଭାଇସର ଗତି ଏବଂ କ୍ୱାଣ୍ଟମ ଦକ୍ଷତା ଉପରେ ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର ଘନତାର ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରଭାବର ବିରୋଧାଭାସକୁ ସମାଧାନ କରିବା ପାଇଁ ରେଜୋନେଟର ବର୍ଦ୍ଧିତ (RCE) SAGCM ଗଠନ ଏବଂ ଧାର-ସଂଯୁକ୍ତ ତରଙ୍ଗଗାଇଡ୍ ଗଠନ (WG-APD) ବିକଶିତ କରାଯାଇଛି। ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଜଟିଳତା ଯୋଗୁଁ, ଏହି ଦୁଇଟି ଗଠନର ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ବ୍ୟବହାରିକ ପ୍ରୟୋଗକୁ ଆହୁରି ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ।