تحلیل و شبیه سازی آشکارساز مادون قرمز نقطه کوانتومی بر پایه بلور فوتونی
چکیده
آشکارسازهای مادون قرمز دارای کاریردهای بسیاری از جمله استفاده در مخابرات نوری فضای آزاد، شناسایی معادن، دید در شب، تشخیص آتش سوزی ها و ... می باشد. تکنولوژی مرسوم برای آشکارسازهای مادون قرمز استفاده از ترکیبات مرکوری-کادمیم-تلوراید است. مشکلاتی در این روش وجود دارد که باعث شده است نقاط کوانتومی به خاطر خواص منحصر به فردشان مرکز توجه بسیاری از مطالعات قرار بگیرند. مطالعات تئوری نشان می دهد که به خاطر محبوس شدگی نقاط کوانتومی در هر سه بعد، آشکارسازهای نقطه کوانتومی می توانند در دماهای نزدیک به دمای اتاق جریان تاریک کمتری داشته باشند و نیز قابلیت آشکارسازی بالاتری داشته باشند. بعلاوه به قطبش نور فرودی نیز حساس نیستند. از طرفی در مخابرات نوری فضای آزاد، طول موج 55/1 میکرومتر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لذا داشتن لیزرها و آشکارسازهای مناسب در این طول موج ضروری به نظر می رسد. هدف از انجام این تحقیق طراحی و آنالیز یک آشکارساز نقطه کوانتومی مناسب برای جذب در طول موج 55/1 میکرومتر و بررسی اثر حضور یک بلور فوتونی فلزی به منظور تحریک پلاسمونهای سطحی آن و اثر آن بر طیف جذب افزاره می باشد. در این پایان نامه نقاط کوانتومی inas درون زمینه gaas به صورت یک ساختار نانوکامپوزیتی در نظر گرفته می شود و با استفاده از مدل ماکسول-گارنت اصلاح شده تابع دی الکتریک موثر محیط محاسبه می شود. در این محاسبات اثرات پهن شدگی همگن و غیر همگن و درصد حجمی نقاط کوانتومی بر تابع دی الکتریک موثر بررسی می گردد. تابع دی الکتریک محاسبه شده به منظور استفاده در نرم افزارهای مختلف (comsol, cst microwave , …)جهت شبیه سازی ادوات فوتونیکی بسیار پرکاربرد می باشد. سپس با استفاده از شبیه سازی به روش المان های محدود، طیف جذبی نقاط کوانتومی مورد بررسی قرار می گیرد و با استفاده از یک بلور فوتونی فلزی اثرات پلاسمونی بر طیف جذب این افزاره مورد بررسی قرار می گیرد.