ڦوٽوڊيڪٽر ۽ ڪٽ آف طول موج

ڦوٽو ڊيٽيڪٽر۽ ڪٽ آف طول موج

هي مضمون فوٽوڊيڪٽرز جي مواد ۽ ڪم ڪندڙ اصولن تي ڌيان ڏئي ٿو (خاص طور تي بينڊ ٿيوري تي ٻڌل جوابي ميڪانيزم)، انهي سان گڏ مختلف سيمي ڪنڊڪٽر مواد جي اهم پيرا ميٽرز ۽ ايپليڪيشن منظرنامي.
1. بنيادي اصول: فوٽوڊيڪٽر فوٽو اليڪٽرڪ اثر جي بنياد تي ڪم ڪري ٿو. واقع ٿيل فوٽون کي ڪافي توانائي (مواد جي بينڊ گيپ ويڪر Eg کان وڌيڪ) کڻڻ جي ضرورت آهي ته جيئن اليڪٽران کي ويلنس بينڊ کان ڪنڊڪشن بينڊ تائين جوش ۾ آڻي سگهجي، هڪ قابل شناخت برقي سگنل ٺاهي سگهجي. فوٽون توانائي طول موج جي الٽ متناسب آهي، تنهن ڪري ڊيڪٽر وٽ هڪ "ڪٽ آف طول موج" (λ c) آهي - وڌ ۾ وڌ طول موج جيڪا جواب ڏئي سگهي ٿي، جنهن کان ٻاهر اهو مؤثر طريقي سان جواب نٿو ڏئي سگهي. ڪٽ آف طول موج جو اندازو فارمولا λ c ≈ 1240/Eg (nm) استعمال ڪندي لڳائي سگهجي ٿو، جتي Eg کي eV ۾ ماپيو ويندو آهي.
2. اهم سيمي ڪنڊڪٽر مواد ۽ انهن جون خاصيتون:
سلڪون (Si): بينڊ گيپ ويڪر لڳ ڀڳ 1.12 eV، ڪٽ آف ويڪري ڊيگهه لڳ ڀڳ 1107 nm. مختصر ويڪري ڊيگهه جي ڳولا لاءِ مناسب جيئن ته 850 nm، عام طور تي مختصر رينج ملٽي موڊ فائبر آپٽڪ انٽر ڪنيڪشن (جهڙوڪ ڊيٽا سينٽر) لاءِ استعمال ٿيندو آهي.
گيليم آرسنائيڊ (GaAs): بينڊ گيپ ويڪر 1.42 eV، ڪٽ آف ويڪري ڊيگهه تقريبن 873 nm. 850 nm ويڪري ڊيگهه واري بينڊ لاءِ موزون، ان کي هڪ ئي چپ تي ساڳئي مواد جي VCSEL روشني ذريعن سان ضم ڪري سگهجي ٿو.
انڊيم گيليم آرسنائيڊ (InGaAs): بينڊ گيپ جي ويڪر 0.36~1.42 eV جي وچ ۾ ترتيب ڏئي سگهجي ٿي، ۽ ڪٽ آف ويڪرائي ڦاڪ 873~3542 nm کي ڍڪيندي آهي. اهو 1310 nm ۽ 1550 nm فائبر ڪميونيڪيشن ونڊوز لاءِ مين اسٽريم ڊيٽيڪٽر مواد آهي، پر ان کي هڪ InP سبسٽريٽ جي ضرورت آهي ۽ سلڪون تي ٻڌل سرڪٽ سان ضم ڪرڻ لاءِ پيچيده آهي.
جرمينيم (Ge): بينڊ گيپ ويڪر تقريبن 0.66 eV ۽ ڪٽ آف ويڪري ڊيگهه تقريبن 1879 nm سان. اهو 1550 nm کان 1625 nm (L-band) تائين ڍڪي سگهي ٿو ۽ سلڪون سبسٽريٽس سان مطابقت رکي ٿو، ان کي ڊگھي بينڊن جي جواب کي وڌائڻ لاءِ هڪ ممڪن حل بڻائي ٿو.
سلڪون جرمينيم مصر (جهڙوڪ Si0.5Ge0.5): بينڊ گيپ ويڪر تقريباً 0.96 eV، ڪٽ آف موج ڊيگهه تقريباً 1292 nm. سلڪون ۾ جرمينيم کي ڊوپ ڪرڻ سان، جوابي موج ڊيگهه کي سلڪون سبسٽريٽ تي ڊگهين بينڊن تائين وڌائي سگهجي ٿو.
3. ايپليڪيشن منظرنامو ايسوسيئيشن:
850 اين ايم بينڊ:سلڪون فوٽوڊيڪٽريا GaAs فوٽوڊيڪٽر استعمال ڪري سگھجن ٿا.
1310/1550 nm بينڊ:InGaAs فوٽوڊيڪٽرزخاص طور تي استعمال ٿيندا آهن. خالص جرمينيم يا سلڪون جرمينيم مصر جا فوٽوڊيڪٽر پڻ هن حد کي ڍڪي سگهن ٿا ۽ سلڪون تي ٻڌل انضمام ۾ امڪاني فائدا آهن.

مجموعي طور تي، بينڊ ٿيوري ۽ ڪٽ آف طول موج جي بنيادي تصورن ذريعي، فوٽوڊيڪٽرز ۾ مختلف سيمي ڪنڊڪٽر مواد جي ايپليڪيشن خاصيتن ۽ طول موج جي ڪوريج رينج جو منظم طريقي سان جائزو ورتو ويو آهي، ۽ مواد جي چونڊ، فائبر آپٽڪ ڪميونيڪيشن طول موج ونڊو، ۽ انضمام جي عمل جي قيمت جي وچ ۾ ويجهي تعلق جي نشاندهي ڪئي وئي آهي.