د فوتوډیټیکټرونو او قطع شوي طول موجونه

د عکس کشف کونکياو د طول موجونه پرې کول

دا مقاله د فوتوډیټیکټرونو موادو او کاري اصولو (په ځانګړي توګه د بینډ تیوري پراساس د غبرګون میکانیزم)، او همدارنګه د مختلفو سیمیکمډکټر موادو کلیدي پیرامیټرو او غوښتنلیک سناریوګانو باندې تمرکز کوي.
۱. اصلي اصل: د فوتوډیټیکټر د فوتو الیکټریک اغیزې پراساس کار کوي. د پیښې فوټونونه اړتیا لري چې کافي انرژي (د موادو د بینډ ګیپ پلنوالی Eg څخه ډیر) انتقال کړي ترڅو د والینس بانډ څخه د لیږد بانډ ته الکترونونه وهڅوي، چې د کشف وړ بریښنایی سیګنال جوړوي. د فوټون انرژي د طول موج سره معکوس متناسب ده، نو کشف کونکی د "کټ آف طول موج" (λ c) لري - اعظمي طول موج چې کولی شي ځواب ووایی، له هغې هاخوا دا نشي کولی په مؤثره توګه ځواب ووایی. د کټ آف طول موج د فورمول λ c ≈ 1240/Eg (nm) په کارولو سره اټکل کیدی شي، چیرې چې Eg په eV کې اندازه کیږي.
۲. د نیمه هایدروکاربن مهم مواد او د هغوی ځانګړتیاوې:
سیلیکون (Si): د بینډ ګیپ پلنوالی شاوخوا 1.12 eV، د کټ آف طول موج شاوخوا 1107 nm. د لنډ طول موج کشف لپاره مناسب لکه 850 nm، چې معمولا د لنډ واټن ملټي موډ فایبر آپټیک انټرکنیکشن لپاره کارول کیږي (لکه د معلوماتو مرکزونه).
ګیلیم ارسنایډ (GaAs): د بینډ ګیپ پلنوالی ۱.۴۲ eV، د کټ آف طول موج تقریبا ۸۷۳ nm. د ۸۵۰ nm طول موج بینډ لپاره مناسب، دا د ورته موادو د VCSEL رڼا سرچینو سره په یوه واحد چپ کې مدغم کیدی شي.
د انډیم ګیلیم ارسنایډ (InGaAs): د بینډ ګیپ پلنوالی د 0.36~1.42 eV ترمنځ تنظیم کیدی شي، او د کټ آف طول موج 873~3542 nm پوښي. دا د 1310 nm او 1550 nm فایبر مخابراتو کړکیو لپاره د اصلي جریان کشف کونکي مواد دي، مګر د InP سبسټریټ ته اړتیا لري او د سیلیکون پر بنسټ سرکټونو سره یوځای کولو لپاره پیچلي دي.
جرمانیوم (Ge): د بینډ ګیپ پلنوالی تقریبا 0.66 eV او د کټ آف طول موج تقریبا 1879 nm سره. دا کولی شي له 1550 nm څخه تر 1625 nm (L-band) پورې پوښښ کړي او د سیلیکون سبسټریټونو سره مطابقت لري، چې دا د اوږدو بینډونو ته د غبرګون پراخولو لپاره د امکان وړ حل جوړوي.
د سیلیکون جرمینیم الیاژ (لکه Si0.5Ge0.5): د بینډ ګیپ پلنوالی شاوخوا 0.96 eV، د کټ آف طول موج شاوخوا 1292 nm. په سیلیکون کې د جرمینیم ډوپ کولو سره، د غبرګون طول موج د سیلیکون سبسټریټ په اوږدو کې اوږدو بانډونو ته غځول کیدی شي.
۳. د غوښتنلیک سناریو ټولنه:
۸۵۰ نانومیټره بینډ:د سیلیکون فوتوډیټیکټرونهیا د GaAs فوتوډیټیکټرونه کارول کیدی شي.
۱۳۱۰/۱۵۵۰ نانومیټره بینډ:د InGaAs عکس کشف کونکيپه عمده توګه کارول کیږي. خالص جرمینیم یا سیلیکون جرمینیم الیاژ فوتوډیټیکټرونه هم کولی شي دا لړۍ پوښي او د سیلیکون پر بنسټ ادغام کې احتمالي ګټې لري.

په ټولیز ډول، د بانډ تیوري او کټ آف طول موج د اصلي مفاهیمو له لارې، په فوتوډیټیکټرونو کې د مختلفو سیمیکمډکټر موادو د غوښتنلیک ځانګړتیاوې او د طول موج پوښښ حد په سیستماتیک ډول بیاکتنه شوې، او د موادو انتخاب، د فایبر آپټیک مخابراتو طول موج کړکۍ، او د ادغام پروسې لګښت ترمنځ نږدې اړیکه په ګوته شوې ده.