تحلیل و طراحی آشکارساز نقطه کوانتومی درمحدوده طیف فرکانسی فروسرخ میانی

هدف از انجام این تحقیق، تحلیل و طراحی یک آشکارساز نقطه کوانتومی برای پنجره 8 تا 12 میکرومتر است که بتواند در دماهای نزدیک دمای اتاق، با جریان تاریک کم و آشکارسازی و پاسخ دهی مناسب، افزاره ای مقرون به صرفه و تجاری برای سیستم های مخابرات نوری فضای آزاد باشد. در این تحقیق نقاط کوانتومی از جنس inas/gaas که با روش خود ساختار یافته شکل گرفته-اند، در نظر گرفته شده است. با استفاده از روش k.p هشت- باندی که اثر اختلاط باند ها بر همدیگر را لحاظ می کند، ترازهای انرژی و توابع موج آنها به دست آورده شده است. با لحاظ کردن پهن شدگی های همگن و غیرهمگن، ضریب جذب لایه کوانتومی و نیز راندمان کوانتومی آن محاسبه شده است. با تکرار محاسبات فوق برای ابعاد مختلف نقاط کوانتومی، اندازه میانگین آنها برای جذب در ناحیه مورد نظر تعیین و از چندین لایه از آنها برای ایجاد ناحیه فعال آشکارساز استفاده می شود. برای کاهش جریان تاریک آشکارساز، ابتدا یک ساختار dbrt-qdip که اولین بار توسط باتاچاریا و گروهش ارائه شد، به صورتی طراحی می شود تا حامل های تولید شده توسط فوتون های فرودی با طول موج ?m 10 به راحتی عبور کرده، و سایر جریان ها، که از نوع تاریک محسوب می شوند، عبور نکنند. برای بهبود بیشتر در کاهش جریان تاریک و نیز افزایش آشکارسازی ویژه ساختار مذکور را تغییر داده و یک ساختار تشدیدی نامتقارن ambrt-qdip برای این آشکارساز طراحی می کنیم. برای این ساختار جریان تاریک، پاسخ دهی و آشکارسازی محاسبه شده و با ساختار پیشنهادی توسط باتاچاریا و گروهش، dbrt-qdip، مقایسه شده است. کاهش جریان تاریک برای ساختار پیشنهادی ما نسبت به ساختار باتاچاریا و گروهش حدود نیم دهه بهبود نشان می دهد. از آنجائیکه راندمان کوانتومی در نقاط کوانتومی خود ساختار یافته، به علت پوشش کم نقاط و در نتیجه کوچک بودن طول موثر ناحیه فعال، بسیار پایین است، از یک کاواک تشدیدگر برای افزایش راندمان کوانتومی و در نتیجه بهبود پاسخ دهی آشکارساز استفاده شده است. این کاوک نیز به صورتی طراحی شده است که برای طول موج ?m 10 تشدید داشته باشد. با در نظر گرفتن ترازهای پایه و تحریک، تعداد لایه های نقطه کوانتومی و نیز سدهای تشدیدگر متقارن و غیر متقارن، پاسخ فرکانسی آشکارساز نقطه کوانتومی محاسبه و فرکانس قطع و وابستگی آن به پارامترهای مهم، مشخص شده است. در نهایت از روی پاسخ فرکانسی و نیز پارامترهای مختلف آشکارساز، یک مدار معادل الکتریکی برای آن پیشنهاد شده است.