ହିମସ୍ଲାନ୍‌ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ସଦ୍ୟତମ ଗବେଷଣା

ଏହାର ସଦ୍ୟତମ ଗବେଷଣାହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର

ସାମରିକ ଯାଞ୍ଚ, ପରିବେଶଗତ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ, ଚିକିତ୍ସା ନିର୍ଣ୍ଣୟ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଚିହ୍ନଟ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ପାରମ୍ପରିକ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାରେ କିଛି ସୀମାବଦ୍ଧତା ଅଛି, ଯେପରିକି ଚିହ୍ନଟ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା, ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଗତି ଇତ୍ୟାଦି। InAs/InAsSb କ୍ଲାସ II ସୁପରଲାଟିସ୍ (T2SL) ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକରେ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଗୁଣ ଏବଂ ଟ୍ୟୁନେବିଲିଟି ଅଛି, ଯାହା ସେମାନଙ୍କୁ ଲମ୍ବା-ତରଙ୍ଗ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ (LWIR) ଡିଟେକ୍ଟର ପାଇଁ ଆଦର୍ଶ କରିଥାଏ। ଲମ୍ବାତରଙ୍ଗ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଚିହ୍ନଟରେ ଦୁର୍ବଳ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ସମସ୍ୟା ଦୀର୍ଘ ସମୟ ଧରି ଏକ ଚିନ୍ତାର ବିଷୟ ହୋଇଆସିଛି, ଯାହା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସ୍ ପ୍ରୟୋଗର ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତାକୁ ବହୁ ପରିମାଣରେ ସୀମିତ କରେ। ଯଦିଓ ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ର ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଅଛି, ଏହା ଗୁଣନ ସମୟରେ ଉଚ୍ଚ ଅନ୍ଧକାର ପ୍ରବାହରୁ ପୀଡିତ।

ଏହି ସମସ୍ୟାଗୁଡ଼ିକର ସମାଧାନ ପାଇଁ, ଚୀନର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସାଇନ୍ସ ଆଣ୍ଡ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜି ବିଶ୍ୱବିଦ୍ୟାଳୟର ଏକ ଦଳ ସଫଳତାର ସହ ଏକ ଉଚ୍ଚ-କର୍ମଦକ୍ଷତା କ୍ଲାସ II ସୁପରଲାଟିସ୍ (T2SL) ଲମ୍ବା-ତରଙ୍ଗ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଆଭଲାନ୍ଜ ଫଟୋଡାୟୋଡ୍ (APD) ଡିଜାଇନ୍ କରିଛନ୍ତି। ଗବେଷକମାନେ ଅନ୍ଧକାର ସ୍ରୋତକୁ ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ InAs/InAsSb T2SL ଅବଶୋଷକ ସ୍ତରର ନିମ୍ନ ଅଗର ପୁନଃସଂଯୋଗ ହାର ବ୍ୟବହାର କରିଛନ୍ତି। ସେହି ସମୟରେ, ଯଥେଷ୍ଟ ଲାଭ ବଜାୟ ରଖିବା ସହିତ ଡିଭାଇସ୍ ଶବ୍ଦକୁ ଦମନ କରିବା ପାଇଁ କମ୍ k ମୂଲ୍ୟ ସହିତ AlAsSb ଗୁଣକ ସ୍ତର ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ। ଏହି ଡିଜାଇନ୍ ଲମ୍ବାତରଙ୍ଗ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଚିହ୍ନଟ ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ବିକାଶକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ପ୍ରତିଶ୍ରୁତିପୂର୍ଣ୍ଣ ସମାଧାନ ପ୍ରଦାନ କରେ। ଡିଟେକ୍ଟର ଏକ ଷ୍ଟେପ୍ଡ୍ ଟାଇୟର୍ଡ ଡିଜାଇନ୍ ଗ୍ରହଣ କରେ, ଏବଂ InAs ଏବଂ InAsSb ର ଗଠନ ଅନୁପାତକୁ ସଜାଡ଼ିବା ଦ୍ୱାରା, ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗଠନର ସୁଗମ ପରିବର୍ତ୍ତନ ହାସଲ କରାଯାଏ, ଏବଂ ଡିଟେକ୍ଟରର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଉନ୍ନତ ହୁଏ। ସାମଗ୍ରୀ ଚୟନ ଏବଂ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦୃଷ୍ଟିରୁ, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ଡିଟେକ୍ଟର ପ୍ରସ୍ତୁତ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ InAs/InAsSb T2SL ସାମଗ୍ରୀର ବୃଦ୍ଧି ପଦ୍ଧତି ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ବିସ୍ତୃତ ଭାବରେ ବର୍ଣ୍ଣନା କରେ। InAs/InAsSb T2SL ର ଗଠନ ଏବଂ ଘନତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଏବଂ ଚାପ ସନ୍ତୁଳନ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ପାରାମିଟର ସମାୟୋଜନ ଆବଶ୍ୟକ। ଲମ୍ବା-ତରଙ୍ଗ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଚିହ୍ନଟ ପରିପ୍ରେକ୍ଷୀରେ, InAs/GaSb T2SL ପରି ସମାନ କଟ୍-ଅଫ୍ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ, ଏକ ଘନ InAs/InAsSb T2SL ଏକକ ପିରିୟଡ୍ ଆବଶ୍ୟକ। ତଥାପି, ଘନ ମନୋସାଇକ୍ଲ ବୃଦ୍ଧି ଦିଗରେ ଅବଶୋଷଣ ଗୁଣାଙ୍କ ହ୍ରାସ କରିଥାଏ ଏବଂ T2SL ରେ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଗର୍ତ୍ତର ବହନରେ ବୃଦ୍ଧି କରିଥାଏ। ଏହା ଦେଖାଯାଇଛି ଯେ Sb ଉପାଦାନ ଯୋଡିବା ଦ୍ଵାରା ଏକକ ପିରିୟଡ୍ ଘନତାକୁ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ ବୃଦ୍ଧି ନକରି ଅଧିକ କଟ୍ଅଫ୍ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ହାସଲ କରାଯାଇପାରିବ। ତଥାପି, ଅତ୍ୟଧିକ Sb ରଚନା Sb ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ପୃଥକୀକରଣ ହୋଇପାରେ।

ତେଣୁ, Sb ଗ୍ରୁପ୍ 0.5 ସହିତ InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL କୁ APD ର ସକ୍ରିୟ ସ୍ତର ଭାବରେ ଚୟନ କରାଯାଇଥିଲା।ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର। InAs/InAsSb T2SL ମୁଖ୍ୟତଃ GaSb ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍‌ଗୁଡ଼ିକରେ ବଢ଼େ, ତେଣୁ ଷ୍ଟ୍ରେନ୍ ପରିଚାଳନାରେ GaSb ର ଭୂମିକା ବିଚାର କରାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ। ମୂଳତଃ, ଷ୍ଟ୍ରେନ୍ ସନ୍ତୁଳନ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଗୋଟିଏ ପିରିୟଡ୍ ପାଇଁ ଏକ ସୁପରଲାଟିସ୍‌ର ହାରାହାରି ଜାଲିସ୍ ସ୍ଥିରାଙ୍କକୁ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍‌ର ଜାଲିସ୍ ସ୍ଥିରାଙ୍କ ସହିତ ତୁଳନା କରାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ। ସାଧାରଣତଃ, InAs ରେ ଥିବା ଟେନସାଇଲ୍ ଷ୍ଟ୍ରେନ୍ InAsSb ଦ୍ୱାରା ପ୍ରଚଳିତ ସଙ୍କୋଚନାତ୍ମକ ଷ୍ଟ୍ରେନ୍ ଦ୍ୱାରା କ୍ଷତିପୂରଣ ପାଇଥାଏ, ଯାହା ଫଳରେ InAsSb ସ୍ତର ଅପେକ୍ଷା ଏକ ଘନ InAs ସ୍ତର ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ଆଭଲାନ୍ ସ୍ଫୋଟୋଡିକେଟ୍ରର ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ମାପିଥିଲା, ଯେଉଁଥିରେ ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା, ଅନ୍ଧକାର ପ୍ରବାହ, ଶବ୍ଦ ଇତ୍ୟାଦି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ଥିଲା ଏବଂ ଷ୍ଟେପ୍ଡ୍ ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ସ୍ତର ଡିଜାଇନ୍‌ର ପ୍ରଭାବଶାଳୀତା ଯାଞ୍ଚ କରାଯାଇଥିଲା। ଆଭଲାନ୍ ସ୍ଫୋଟୋଡିକେଟ୍‌ର ଆଭଲାନ୍ ସ୍ଫୋଟୋଡିକେଟ୍‌ର ଗୁଣନ ପ୍ରଭାବ ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା, ଏବଂ ଗୁଣନ କାରକ ଏବଂ ଘଟଣା ଆଲୋକ ଶକ୍ତି, ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପାରାମିଟର ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ ଆଲୋଚନା କରାଯାଇଥିଲା।

ଚିତ୍ର (A) InAs/InAsSb ଲମ୍ବା-ତରଙ୍ଗ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ଯୋଜନାବଦ୍ଧ ଚିତ୍ର; (B) APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ପ୍ରତ୍ୟେକ ସ୍ତରର ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ରର ଯୋଜନାବଦ୍ଧ ଚିତ୍ର।