ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್ (ಎಪಿಡಿ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್) ಭಾಗ ಒನ್ ನ ತತ್ವ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ

ಅಮೂರ್ತ: ಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಮೂಲ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಕೆಲಸದ ತತ್ವ (ಎಪಿಡಿ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್) ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗಿದೆ, ಸಾಧನ ರಚನೆಯ ವಿಕಾಸ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಶೋಧನಾ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಎಪಿಡಿಯ ಭವಿಷ್ಯದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.

1. ಪರಿಚಯ
ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಎನ್ನುವುದು ಬೆಳಕಿನ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಕೇತಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಒಂದುಅರೆವಾಹಕ ದ್ಯುತಿರಂಗಕ. ಗರಿಷ್ಠ ಸ್ಪಂದಿಸುವಿಕೆಯಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ, ಪಿನ್ ಫೋಟೊಡಿಯೋಡ್ ಒಂದು ಜೋಡಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಲ್ಲದು, ಇದು ಆಂತರಿಕ ಲಾಭವಿಲ್ಲದ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಪಂದಿಸುವಿಕೆಗಾಗಿ, ಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡಿಯೋಡ್ (ಎಪಿಡಿ) ಅನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಫೋಟೊಕರೆಂಟ್ ಮೇಲೆ ಎಪಿಡಿಯ ವರ್ಧನೆಯ ಪರಿಣಾಮವು ಅಯಾನೀಕರಣ ಘರ್ಷಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಕೆಲವು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ವೇಗವರ್ಧಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳು ಹೊಸ ಜೋಡಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಘರ್ಷಿಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸರಪಳಿ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಗಳ ಜೋಡಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ದ್ವಿತೀಯಕ ಫೋಟೊಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಪಿಡಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಪಂದಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ಲಾಭವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಸಾಧನದ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ವೀಕರಿಸಿದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲಿನ ಇತರ ಮಿತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಎಪಿಡಿಯನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ದೂರದ-ಅಥವಾ ಸಣ್ಣ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಅನೇಕ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಾಧನ ತಜ್ಞರು ಎಪಿಡಿಯ ಭವಿಷ್ಯದ ಬಗ್ಗೆ ಬಹಳ ಆಶಾವಾದಿಗಳಾಗಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಎಪಿಡಿಯ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಅಗತ್ಯವೆಂದು ನಂಬುತ್ತಾರೆ.

2. ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್(ಎಪಿಡಿ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್)

2.1 ವಸ್ತುಗಳು
(1)ಎಸ್‌ಐ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್
ಎಸ್‌ಐ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಎನ್ನುವುದು ಪ್ರಬುದ್ಧ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ 1.31 ಎಂಎಂ ಮತ್ತು 1.55 ಎಂಎಂ ತರಂಗಾಂತರದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಇದು ಸೂಕ್ತವಲ್ಲ, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಸ್ವೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

(2) ಜಿಇ
ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಪ್ರಸರಣದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಸರಣದ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳಿಗೆ ಜಿಇ ಎಪಿಡಿಯ ರೋಹಿತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸೂಕ್ತವಾದರೂ, ತಯಾರಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತೊಂದರೆಗಳಿವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ, ಜಿಇಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ಹೋಲ್ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರ ಅನುಪಾತವು () 1 ಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಎಪಿಡಿ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ.

(3) in0.53ga0.47as/inp
IN0.53GA0.47AS ಅನ್ನು ಎಪಿಡಿ ಮತ್ತು ಐಎನ್‌ಪಿ ಯ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವಾಗಿ ಗುಣಕ ಪದರವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲು ಇದು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. IN0.53GA0.47AS ವಸ್ತುವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗರಿಷ್ಠ 1.65 ಮಿಮೀ, 1.31 ಮಿಮೀ, 1.55 ಮಿಮೀ ತರಂಗಾಂತರವು ಸುಮಾರು 104cm-1 ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕವಾಗಿದೆ, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಬೆಳಕಿನ ಶೋಧಕದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರಕ್ಕೆ ಆದ್ಯತೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ.

(4)ದಾಟಿ/ಇನ್ದೌರೇಖೆ
ಇಂಗ್ಅಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಐಎನ್‌ಪಿ ಗುಣಕ ಪದರವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, 1-1.4 ಮಿಮೀ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ತರಂಗಾಂತರ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆ, ಕಡಿಮೆ ಗಾ dark ಪ್ರವಾಹ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಿಮಪಾತದ ಲಾಭವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎಪಿಡಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದು. ವಿಭಿನ್ನ ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಗೆ ಉತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

(5) ಇಂಗಾಸ್/ಇನಾಲಾಸ್
In0.52al0.48as ವಸ್ತುವು ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ (1.47EV) ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು 1.55 ಮಿಮೀ ತರಂಗಾಂತರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ. ಶುದ್ಧ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚುಚ್ಚುಮದ್ದಿನ ಸ್ಥಿತಿಯಡಿಯಲ್ಲಿ ಮಲ್ಟಿಪ್ಲಿಕೇಟರ್ ಲೇಯರ್ ಆಗಿ ತೆಳುವಾದ in0.52al0.48as ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವು ಐಎನ್‌ಪಿಗಿಂತ ಉತ್ತಮ ಲಾಭದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಪುರಾವೆಗಳಿವೆ.

.
ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರಭಾವದ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರವು ಎಪಿಡಿಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ. ಇಂಗಾಗಳು (ಪಿ) /ಇನಾಲಾಸ್ ಮತ್ತು (ಅಲ್) ಗಾಸ್ /ಇನಾಲಾಸ್ ಸೂಪರ್‌ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಗುಣಕ ಪದರದ ಘರ್ಷಣೆ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಸೂಪರ್‌ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ಬ್ಯಾಂಡ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮತ್ತು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮೌಲ್ಯಗಳ ನಡುವಿನ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂಚಿನ ಸ್ಥಗಿತವನ್ನು ಕೃತಕವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸ್ಥಗಿತ (ΔEC >> ΔEV) ಗಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಇಂಗಾಗಳು ಬೃಹತ್ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಇಂಗಾಗಳು/ಇನಾಲಾಸ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಾವಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರ (ಎ) ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತವೆ. ΔEC >> ΔEV ಯಿಂದಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ಶಕ್ತಿಯು ರಂಧ್ರದ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರಕ್ಕೆ (ಬಿ) ರಂಧ್ರ ಶಕ್ತಿಯ ಕೊಡುಗೆಗಿಂತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು. ರಂಧ್ರ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರಕ್ಕೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರದ ಅನುಪಾತ (ಕೆ) ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸೂಪರ್‌ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಲಾಭ-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಉತ್ಪನ್ನ (ಜಿಬಿಡಬ್ಲ್ಯೂ) ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕೆ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಲ್ಲ ಈ ಇಂಗಾಗಳು/ಇನಾಲಾಸ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಾವಿ ರಚನೆ ಎಪಿಡಿ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರಿಸೀವರ್‌ಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ಏಕೆಂದರೆ ಗರಿಷ್ಠ ಸ್ಪಂದಿಸುವಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಗುಣಕ ಅಂಶವು ಡಾರ್ಕ್ ಪ್ರವಾಹದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಗುಣಕ ಶಬ್ದವಲ್ಲ. ಈ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ, ಡಾರ್ಕ್ ಪ್ರವಾಹವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕಿರಿದಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಇನ್‌ಗಾಸ್ ಬಾವಿ ಪದರದ ಸುರಂಗಮಾರ್ಗ ಪರಿಣಾಮದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇನ್‌ಗಾಸ್ ಬದಲಿಗೆ ಇನ್‌ಗಾಸ್ ಅಥವಾ ಇನಾಲ್ಗಾಸ್‌ನಂತಹ ವಿಶಾಲ-ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಕ್ವಾಟರ್ನರಿ ಮಿಶ್ರಲೋಹವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವುದು, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಾವಿ ರಚನೆಯ ಉತ್ತಮ ಪದರವು ಕರಾಳ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ.