تحلیل بهبود جذب آشکارساز نوری فلز-نیمرسانا-فلز با استفاده از توری های نانوساختار پلاسمونی

در این پایان نامه طراحی و شبیه سازی آشکارساز نوری فلز- نیمرسانا- فلز با توری های ساختار نانویی مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، توری های ساختار نانویی روی سطح آشکارساز معمولی فلز-نیمرسانا-فلز تعبیه می شود. در این صورت مکانیزم جدیدی برای افزایش جذب تابش در ناحیه فعال آشکارساز اتفاق می افتد که به پلاسمون پلاریتون های سطحی که در نتیجه اندرکنش نور ورودی و امواج ایستای سطح حاصل می شوند، نسبت داده می شود. ضمن انتخاب سطحی مناسب برای تشکیل پلاسمون پلاریتون های سطحی که شامل انتخاب مواد مناسب با ضرایب دی الکتریک دارای علامت مخالف است به بهینه سازی پارامتر ها و ابعاد هندسی دستگاه می پردازیم. پارامتری برای محاسبه نور عبوری از دستگاه تعریف می کنیم که میزان انرژی ورودی به ساختاری دارای توری های فلزی به ساختاری مشابه بدون توری های فلزی را محاسبه می کند. در نتیجه افزایش قابل توجه ای در میزان جذب نور در ساختار آشکارساز خواهیم داشت. تحلیل مساله از طریق روش تفاوت محدود دامنه زمانی انجام می گیرد. ابزار شبیه سازی fdtd برای شبیه سازی عملکرد ساختار آشکار ساز msm و فهم دقیق مکانیزم قطعه مورد استفاده قرار می گیرد. از این طریق مقادیر میدان های الکترومغناطیس به راحتی در هر مکانی قابل اندازه گیری است. برای نشان دادن بهتر پراکندگی مولفه های میدان الکتریکی در سطح مقطع آشکارساز به رسم نمودار چگالی میدان توسط کد متلبی که به همین منظور تهیه شده است، می پردازیم. نتایج شبیه سازی جذب 13.5 برابری نور در آشکار ساز فلز- نیمرسانا- فلز با توری نانویی را در مقایسه با آشکارساز های فلز- نیمرسانا- فلز معمولی را نشان می دهد که به معنای دستیابی به کمیت حاصل ضربی پاسخگویی-پهنای باند بهتر هست