14962

14962

طراحي و شبيه‌سازي فتوديود تقويت‌شده با نانو ساختارهاي فلزي

كارشناسي ارشد

الكترونيك

آبان ماه 1394

آبان ماه 1394

دكتر محمد عظيم كرمي

برق

چكيده كاهش ابعاد ناحيه فعال آشكارسازهاي نوري مي‌تواند از طريق نزديك كردن ابعاد ميكرومتري اپتيك به ابعاد نانومتري الكترونيك، منجر به افزايش مجتمع پذيري، كاهش توان و سطح مصرفي، نويز و تأخير شود. اين در حالي است كه كاهش اين ابعاد، با چالش‌هاييازجمله كاهش جريان نوراني روبه‌روست. نانوساختارهاي فلزي كه بتوانند از تحريك پلاسمون هاي سطحي حمايت كنند، از طريق افزايش چند برابري ميدان الكتريكي محلي نسبت به ميدان تابشي، پتانسيل بالقوه‌اي در افزايش جريان نوراني آشكارسازهاي نوري نانومقياس (زيرطول موجي) دارند. در اين پژوهش،ضمن معرفي فرآيندي براي طراحي، شبيه‌سازي و مشخصه يابي اپتيكي والكترونيكي آشكارسازهاي نوري تقويت‌شده با نانوساختارهاي فلزي، دو ساختار متفاوت با حجم ناحيه فعال از مرتبه m3μ01/0و m3μ 001/0 به ترتيب براي تشخيص نور با طول‌موج‌هايnm 700 و nm 1310 پيشنهادشده است. اين دو آشكارساز نوري ژرمانيومي، از نوع شاتكي بوده و به ترتيب مبتني بر نانوروزنه “C” شكل و نانوحلقه از جنس فلز طلا طراحي شده‌اند.رفتار اپتيكي هر يك از نانوساختارها به‌طور مجزا مورد بررسي قرار گرفته است و مدلي براي توصيف رفتار اپتيكي ساختار نانوحلقه مبتني بر دوقطبي‌هاي الكتريكي و مغناطيسي ارائه گرديده است. معيارهاي شايستگي طراحي ازجمله شدت ميدان الكتريكي محلي، جريان تاريك و نوراني، سيگنال به نويز، بازدهي كوانتومي دروني، بازدهي جذب، بازدهي كوانتومي كل، فركانس قطع و هم شنوايي براي هر يك از ساختارها محاسبه گرديده است. جريان نوراني و بازدهي كوانتومي كلساختارهاي مبتني بر نانوروزنه و نانوحلقه به ترتيب برابر 01553/0 و 686/0 نانوآمپر، 29/3 و 86/35 درصدبه¬دست آمده است. از مزاياي ساختارهاي مذكور، قابليت تشخيص نور قرمز و مادون قرمز نزديك در عمقي حدود 1/0 طول جذب آن در ژرمانيوم، مي‌باشد كه اين امر، ساختار آشكارساز مبتني بر نانوروزنه “C” شكل را براي ساخت حسگر خورشيد ديجيتال با نويز هم شنوايي پايين، كاربردي مي‌سازد. واژه‌هايكليدي:آشكارساز نوري نانومقياس، آشكارساز نوري زير طول موجي، نانوروزنه، نانوحلقه.