21279

21279

بررسي و بهينه سازي آشكارساز نوري فرابنفش برپايه نيتريد گاليم

كارشناسي ارشد

فيزيك اتمي مولكولي

1396

1398/06/09

دكتر بيژن غفاري

دكتر شهاب نوروزيان

فيزيك

نيتريد گاليم يك نيمه¬هادي باند گپ مستقيم eV 42/3 در دماي اتاق و طول¬موج گسيلي (E=hc/λ) nm360 است كه كاربردهاي فراواني در محدوده اپتيكي فرابنفش دارد. مزاياي آشكارساز¬هاي نوري بر پايه اين مواد شامل ولتاژ شكست بالا، پايداري شيميايي بالا، داشتن حداكثر فركانس قطع، سرعت الكتروني بالا، عملكرد قطعه در دما و توان بالا است. چالش¬ اصلي اين نوع آشكار¬سازهاي نوري افزايش بهره¬وري (بازده) آن¬ها مي¬باشد. يكي از روش¬هاي افزايش بهره¬وري افزايش ميزان جذب اپتيكي است كه مي¬تواند با كاهش بازتاب حاصل شود. براي كاهش بازتاب دو روش اصلي وجود دارد: 1) پوشش¬هاي ضد انعكاسي 2) اصلاح ساختار سطح. مطالعات و بررسي¬هاي انجام شده در اين پايان¬نامه استفاده از روش اصلاح ساختار سطح مي¬باشد. از سيليكا (〖SiO〗_2) به دليل كروي بودن و داشتن ضريب شكستي بين هوا و نيتريد گاليم در آزمايش¬ها مورد استفاده قرار گرفته است. كروي بودن سيليكا احتمال تغيير زاويه نور فرودي را به دنبال دارد، كه اين تغيير زاويه منجر به افزايش طول مسير نوري در نيتريد گاليم و بازتاب¬هاي كلي درون آن مي¬شود، در پي طولاني شدن مسير نوري، عبور نور كاهش مي¬يابد. از طرفي وجود ضريب شكست سيليكا بين هوا و نيتريد گاليم كاهش انعكاس نور را به همراه دارد. بر همين اساس در اثر كاهش يافتن عبور نور و انعكاس آن، جذب نور فرودي افزايش مي¬يابد. اين گير¬اندازي نور در گاليم نيتريد باعث توليد جفت الكترون- حفره بيشتري مي¬شود و منجر به افزايش بهره-وري مي¬شود. در نهايت ديده مي¬شود كه نانو كره¬هاي سيليكا منجر به كاهش انعكاس نور مي¬شود و باعث بهبود پارامترهاي موثر بر آشكارساز نوري نظير بازده كوانتومي و پاسخ¬دهي و توان معادل نويز به ترتيب 7برابر، 6 برابر و 2/0 برابر شده است.

1398/08/19

Investigation and Optimization of Ultraviolet Photodetector Based on Galium Nitride (GaN(

8/31/2019 12:00:00 AM

Gallium nitride is a 3.42eV direct band-gap semiconductor at room temperature and a 360 (nm) emission wavelength which has many applications in the ultraviolet optical range. The advantages of photodetectors based on these materials include high breakdown voltage, high chemical stability, maximum cut-of frequency, high electron speed, high temperature and power. The main challenge of these types of photodetectors are their efficiency. One method to increase productivity is increasing the amount of optical absorption that can be achieved by reducing the reflection. There are two main methods to reduce the reflection, anti-reflective coatings and surface modification. Studies and reviews in this dissertation used surface modification method. Silica (SiO2) has been used in experiments for its refractive index between air and gallium nitride. Spherical silica in the sense that it changes the angle of descending light and subsequently increases the optical path length in gallium nitride and the overall reflections inside it because it increases the efficiency of the photodetector attention has been paid. Having a refraction coefficient between air and gallium nitride results in reducing the reflection of the incident light, thereby increasing the absorption in the gallium nitride layer, resulting in better detector performance. Finally, the accumulation of silica nanospheres on gallium nitride was used to increase efficiency of the photodetector which can be seen that the results of the experiments are in aggreement with the results that have been observed and causes a decrease in reflectivity and an increase in absorption of the sample.