طراحي و شبيه سازي آشكارسازهاي فرابنفش مبتني بر نانوساختارهاي ZnO

كارشناسي ارشد

چكيده در سال هاي اخير، بسياري از تحقيقات بر روي آشكارسازهاي نوري فرابنفش با كارايي بالا متمركز شده است. كاربردهاي اين ادوات در زمينه¬هاي نظامي و غيرنظامي كاملا مشهود است. نياز روبه رشد سيستم¬هاي آشكارسازي فرابنفش مطمئن و كوچك شده، آن‌ها را به سمت توسعه¬ي آشكارسازهاي فرابنفش مبتني بر نيمه‌رسانا‌ها برده¬اند. در مقايسه¬ي يك ماده حجمي و يك ماده كوچك، نانوساختارها به طور خاصي به نور حساس هستند. ZnO با داشتن شكاف باند مستقيم و بزرگ، انتخاب خوبي براي ساخت آشكارسازهاي فرابنفش است. به خاطر پهناي باند وسيع، هزينه¬ي كم، تشعشع قوي و پايداري شيميايي بالا، نانوساختارهاي ZnO انتخاب مناسبي براي آشكارسازي فرابنفش مي¬باشند. تاكنون تحقيقات روي آشكارسازهاي فرابنفش مبتني بر نانوساختارهاي ZnO به صورت عملي انجام شده است، اما شبيه-سازي راه را براي تحقيقات گسترده¬تر روي اين آشكارسازها هموار مي¬كند. هدف از انجام اين پايان¬نامه طراحي و شبيه¬سازي آشكارسازهاي فرابنفش مبتني بر نانوساختارهاي ZnO است. براي انجام شبيه¬سازي ابتدا ماده¬ي ZnO در نرم¬افزار FDTD و DEVICE تعريف مي¬گردد. سپس براي طراحي آشكارسازي متناسب با كارهاي عملي موجود، به بررسي مشخصات ساختاري مورد نياز پرداخته شده است. نتايج گزارش¬هاي ساخت اين ادوات نشان مي¬دهد كه شعاع نانوميله¬ها عموما در بازه¬ي 25 تا 70 نانومتر و طول آن¬ها در محدوده¬ي 0.5 تا 2.5 ميكرومتر تغيير مي¬كند. بر اساس نتايج اين پايان¬نامه، با داشتن نانوميله¬هاي مختلف همراه با لايه¬ي دانه با ضخامت¬هاي مختلف، مي¬توانيم شكاف باند قابل تنظيمي از ev 3.107 تا ev 3.142 داشته باشيم. در ضمن براي نانوميله¬هاي با شعاع nm 25، حداقل جريان تاريكي در حدود fA 21 به دست آمده است. علاوه بر اين، براي ساختار پيشنهاد شده در اين پايان¬نامه در مقايسه با دو ساختار رايج ذكر شده در متن، كمترين مقدار جريان تاريكي (حدود pA 16) و بيشترين ميزان SNR (در حدود db 78) به دست آمده است. مقادير پاسخ طيفي و بازدهي كوانتومي بر حسب طول¬موج نشان مي¬دهند كه آشكارساز ZnO در طول¬موج nm 365 داراي بيشترين مقدار پاسخ¬دهي و جريان نوري است. واژه‌هاي كليدي: آشكارسازهاي فرابنفش، نانوساختارهاي ZnO، خواص نوري، خواص الكتريكي

188613

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر شهرام محمدنژاد