بررسی و شبیه سازی آشکارسازهای نوری msm پلاسمونیک

پلاسمون پلاریتون های سطحی (spp)، نوسانات کوانتیزه چگالی بارهایی هستند که در اثر تزویج فوتون ها به الکترون های آزاد فلز در مرز بین فلز با دی الکتریک، ایجاد می شوند. در دهه های اخیر، تحقیقات عملی و تئوری زیادی در زمینه انتقال نور غیر عادی از آرایه ای از حفره های در ابعاد نانو بر روی یک فیلم فلزی و ساختارهای توری فلزی در حد نانو، انجام گرفته است. امروزه استفاده از sppها برای افزایش جذب نور با استفاده از روزنه زیر طول موجی و توری های نانو در ساختارهای فتوولتاییک، بسیار مورد توجه است. آشکارساز نوری فلز-نیمه هادی-فلز (msm-pd)، ساده ترین ساختار آشکارساز است که نسبت به آشکارسازهای نوری pin و apd استاندار، سرعت بسیار بهتری دارد. سرعت پاسخ msm-pdها در حد چند ده پیکوثانیه است. ضمن آنکه msm-pdها، از نظر تکنولوژی ساخت بسیار سازگارتر هستند و علاوه بر سادگی ساخت، می توان به راحتی آن ها را به همراه تقویت کننده هایی از جمله ترانزیستورهای اثر میدانی مجتمع کرد. هر چند که افزایش سرعت msm-pdها به دلیل بازتاب اتصالات فلزی و انتقال نور بسیار کم از میان فضای بسیار کوچک بین اتصالات می باشد لیکن این پدیده ها حساسیت قطعه را به شدت کاهش می-دهد. هدف از این پایان نامه، بررسی و ارائه ساختار جدیدی از msm-pdها بر پایه ساختارهای هایبرید پلاسمونیک، برای افزایش همزمان سرعت و حساسیت قطعه است. برای انجام این تحقیق از روش تفاضل محدود حوزه زمانی (fdtd) برای شبیه سازی نوری قطعه استفاده می شود. نتایج نشان می دهند که در ساختار پیشنهادی، ضریب جذب بیش از 40 برابر نسبت به ساختار با روزنه زیر طول موجی افزایش می یابد. همچنین، شبیه سازی های الکترونیکی نشان می دهند که در راندمان کوانتومی تا 10 برابر، در جریان الکتریکی تا 2 برابر، و در سرعت قطعه بیش از 20 برابر افزایش نسبت به ساختار با روزنه زیر طول موجی وجود دارد.