مدل سازی فیزیکی جریان تاریک آشکارسازهای مادون قرمز نقطه کوانتمی با استفاده از مدل انتشار- گیرش

اشیاء اطراف ما در دمای اتاق بیشتر انرژی خود را بصورت تشعشعات مادون قرمز گسیل می کنند از این رو آشکارسازهای مادون قرمز از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند و بهبود پارامترهای آشکارسازی همواره یکی از چالش های محققین بوده است. ساختارهای پیشنهادی برای آشکارسازها از ساختار توده ای شروع شد. در دماهای بالا انرژی گرمایی در مقایسه با انرژی فوتون های مادون قرمز قابل قیاس می گردد. در نتیجه جریان تاریک که ناشی از گسیل گرما یونی الکترون ها است و به عنوان یکی از عوامل محدود کننده عملکرد آشکارسازهای مادون قرمز شناخته می شود، تشدید گردد. بنابراین آشکارسازهای با ساختار توده ای نیاز به مکانیزمی برای خنک شدن داشتند که سبب افزایش حجم و هزینه تمام شده آنها می گردید. برای رفع این مشکل بعدها ساختارهایی مبتنی بر چاه کوانتمی و در چند سال اخیر ساختارهایی مبتنی بر نقاط کوانتمی ارائه شده است. در ساختار اخیر بدلیل محدودیت حامل ها در سه بعد، الکترون ها بهتر در نقاط کوانتمی محبوس شده و بنابراین جریان تاریک در این نوع آشکارسازها کاهش یافته و در نتیجه دمای عملکرد قطعه افزایش می یابد. با توجه به اثرگذاری جریان تاریک برکارائی و حساسیت آشکارسازهای نوری، شناخت جریان تاریک در آشکارساز های مادون قرمز از جنبه های مهم در بهینه سازی عملکرد آشکارساز است. بمنظور دستیابی به این شناخت ضروری است که به مدل سازی فیزیکی جریان تاریک بپردازیم. مدل انتشار-گیرش اولین بار توسط آقای لییو و برای مدلسازی جریان تاریک آشکارسازهای مادون قرمز چاه کوانتمی استفاده گردید که منجر به نتایج خوبی شده بود. به طورکلی هدف از تحقیق این پایان نامه ارائه یک مدل فیزیکی جهت بدست آوردن جریان حالت تاریک آشکارساز نقطه کوانتمی با استفاده از مدل انتشار- گیرش می باشد. در دمای محدود، الکترون ها نه تنها در قید چاه هستند بلکه تعدادی نیز در خارج چاه و بالای سد پتانسیل توزیع شده و جریان تاریک را تشکیل می دهند. انتشار الکترون های چاه های مجاور به بالای سد پتانسیل و مشارکت آن ها در جریان تاریک سبب کاهش چگالی الکترون های درون چاه می شود که تحت شرایط پایدار این کاهش چگالی می بایست با به تله افتادن(جذب) الکترون در چاه جبران شود. بنابراین با تعریف احتمال به تله افتادن برای الکترون های بالای سد پتانسیل قادر به محاسبه جریان گیرش را محاسبه کرده و سپس با توجه به ارتباط جریان گیرش با جریان انتشار و همچنین ارتباط جریان انتشار با جریان تاریک مدلی برای آن ارائه می کنیم. همچنین در این پایان نامه با محاسبه احتمال تونل زنی الکترون ها از سد پتانسیل و لحاظ کردن اثر آن در جریان تاریک فرمولی برای جریان تاریک ارائه خواهیم داد که نتایج حاصل از آن مطابقت خوبی با نتایج گزارش شده در مقالات نشان می دهد.