الکترومغناطیس کاربردی (Sep 2021)
طراحی یک فوتوکاتد ارتقاء‌یافته ترکیبی بر پایه نانوتوری‌های پلاسمونیکی
Abstract
مهمترین و تأثیرگذارترین بخش هر آشکارساز نوری، قطعه حسگر آن است. در روند توسعه فوتوکاتدها از مواد و ساختار متنوعی استفاده شده و در سال‌های اخیر ساختار‌های ترکیبی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به‌منظور ارتقای بازدهی پاسخ اپتیکی فوتوکاتد از پدیده پلاسمونیک استفاده شده و بر اساس روش تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) فوتوکاتد جدیدی طراحی و شبیهسازی شده است. با تعبیه طرحی از نانوتوری تناوبی بر روی سطح، ساختاری ارائه شده است که با ایجاد امکان تزویج نور فرودی به یک موج چگالی الکترونی در سطح، تشدید پلاسمونی در محدوده طول موج مورد نظر بهوجود آمده و شدت میدان افزایش بسیار زیادی پیدا میکند. به این طریق فلز-نیم‌هادی تبدیل به یک جاذب عالی میشود. برای این منظور ابتدا فوتوکاتدهای با ساختار مسطح و غیرمسطح (نانوتوری) متشکل ازGaAs و Au به‌طور مجزا شبیهسازی شدند. سپس ساختار نانوتوری پلاسمونیک متشکل از مواد ترکیبی Au-GaAs شبیهسازی و با ساختار نانوتوری پلاسمونیک طلا مقایسه شد، به‌طوری که میزان جذب ساختار 1/16 درصد افرایش یافت. ساختار نانوتوری پلاسمونیک متشکل از مواد Au-GaAs در بازه طیف مرئی به‌دلیل جذب بیشتر، عملکرد بهتری در افرایش بازده فوتوکاتد خواهد داشت. ساختار ارائه‌شده برای فوتوکاتد، دارای مزیت فیلتراسیون نور فرودی با دقت و کیفیت بسیار خوبی است. قابلیت مهم دیگر ایجاد چندین فرکانس تشدید هم‌زمان با ایجاد هندسه تکراری است.
