طراحی و بررسی امکان سنجی ساخت یک سیزر نیم رسانا

فونون را می¬توان به عنوان کوانتوم امواج کشسانی (مکانیکی) حاصل از ارتعاشات اتم¬¬ها در جامدات تعریف کرد. به طور مشابه می¬توان فونون را به عنوان بسته موج متحرک در نظر گرفت که دارای خصوصیاتی مشابه یک فوتون (یعنی کوانتوم نوسانات الکترومغناطیسی) است. اندرکنش-های مرتبط با فونون¬ها نقش مهمی در خصوصیات فیزیکی جامدات بلورین و نیم¬رساناها دارد که نهایتاً بر کارآیی دستگاه¬های مرتبط از جمله قطعات نوری تأثیر مستقیم می¬گذارد. فونون¬ها را اغلب به عنوان "شبه ذرات" معرفی می¬کنند و بنابراین فونون یک جسم فیزیکی نبوده بلکه به عنوان یک مفهوم فیزیکی قابل بررسی است. فونون¬ها مثل ذرات مستقل رفتار نمی¬کنند بلکه با سایر فونون¬ها درون ماده برهم کنش می-کنند. این برهم¬کنش گروه¬های فونونی ایجاد می¬کند که منجر به زنجیره¬ی فونونی می¬شود. یک فونون قادر است انرژی خود را به فونون کناری در زنجیره منتقل کند. درک رفتار فونون¬ها کلید ساخت مواد رسانا یا نارسانای جدید است. با مطالعه رفتار فونون¬ها و اندرکنش¬های مربوطه، می¬توان قطعات الکترونیکی و اپتیکی جدیدی ساخت که از جمله آن¬ها می¬توان سیزر را نام برد . (saser : sound amplification by stimulated emission of radiation). سیزر را می¬توان از ترکیب چندین لایه از مواد بلوری مختلف ( که به ابر شبکه معروف¬اند) ساخت. در واقع سیزر وسیله¬ای است که از ساختاری با دو سد پتانسیل تشکیل شده به طوری که تفاوت انرژی بین پایین¬ترین ترازهای تشدید الکترونی در چاه پتانسیل کوانتومی نزدیک به انرژی فونون است. یک فروپاشی القایی فونونی در لایه¬ها ایجاد شده و باعث تولید یک زوج فونون می¬شود که در نهایت پرتو همدوس بسیار قوی از فونون¬هایی با طول موج کوتاه¬تر تولید می¬کند (پرتو سیزر). در سیزرهایی که تا کنون طراحی یا ساخته¬اند از موادی مثل گالیوم¬ارسناید یا آلومینیوم¬ارسناید استفاده شده است. در این پایان نامه به منظور طراحی یک سیزر نیم¬رسانا، ماده اصلی را گرافین در نظر گرفتیم که منجر به پیشنهادی جدید برای ساخت سیزر نیم¬رسانای گرافینی شد. علاوه بر آن توان آستانه برای این سیزر محاسبه شده که در حدود w/?cm?^2 200 می¬باشد که در مقایسه با توان آستانه برای سیزرهای قبلی بسیار کمتر است. در پایان گرافین را گزینه¬ی مناسبی برای ساخت یک سیزر نیم¬رسانا با توان قابل قبول یافتیم.