بهبود عملکرد آشکارساز مادون قرمز لایه نازک با استفاده از نانوساختار پلاسمونیک و لنزهای حلقه‌ای

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر-دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

doi
10.22075/jme.2021.21942.2003
چکیده

امروزه آشکارسازهای مادون قرمز با توجه به کاربردهای فراوان در صنایع نظامی و صنعتی مورد توجه دانشمندان و محققین قرار گرفته است. در این مقاله‏‌، یک ساختار فلز-نیمه-هادی -فلز جدید با استفاده از ترکیب لنزهای نوری حلقه‌ای و آرایه نانوساختارهای فلزی جهت افزایش میزان جذب و بهبود عملکرد آشکارساز مادون قرمز طراحی شده و مورد بررسی قرارگرفته است. برهمکنش نور با طول موج 1.1 الی 1.7 میکرومتر با ساختار آشکارساز طراحی شده بر روی زیرلایه ایندیوم-گالیوم-آرسناید توسط روش عددی تفاضل محدود حوزه زمان مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از لنزهای حلقه‌ای سبب متمرکز شدن نور لیزر در سطح آشکارساز شده و میزان میدان الکتریکی مؤثر بر نانوساختارهای فلزی در سطح را افزایش می‌دهد. حضور نانوساختارهای فلزی در سطح سبب تحریک امواج پلاسمون و افزایش میزان جذب در داخل ساختار شده و در نتیجه جریان نوری گذرا را افزایش می‌دهد. با توجه به نتایج شبیه سازی، ساختار طراحی شده سبب افزایش 105% میزان جذب و 140% جریان نوری در مقایسه با ساختار آشکارساز ساده می شود.