عنوان

طراحی و مدلسازی آشکارساز نوری باند فروسرخ میانی مبتنی بر گرافن مجتمع شده در میکروکاواک,‮‭Design and Simulation of Microcavity-Inegrated Mid-Infrared Graphene Photodetector‬

شماره

‭۲۱۶۸۸پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی و مدلسازی آشکارساز نوری باند فروسرخ میانی مبتنی بر گرافن مجتمع شده در میکروکاواک

عنوان اصلي به زبان ديگر

‮‭Design and Simulation of Microcavity-Inegrated Mid-Infrared Graphene Photodetector‬

نام نخستين پديدآور

/محمدرضا استوار

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: فناوری های نوین

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۸‬

نام توليد کننده

، افشاری

نام خاص و کميت اثر

‮‭۷۸‬ص‬

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی نانو فناوری

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۸/۰۶/۲۰‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

امروزه تمایل روز افزونی به استفاده از گرافن در افزاره‌های اپتوالکترونیک دیده می‌شود .اما پایین بودن جذب نوری ذاتی گرافن) ‮‭۲.۳‬ ( منجر به پاسخگویی بسیار ضعیفی می‌شود از این رو برای استفاده بهتر از ویژگی‌های منحصر به فرد این ماده، نیازمند استفاده از ساختارهایی، برای بهبود جذب یا سایر پارامترهای اساسی ساختار مورد نظر خواهیم بود .استراتژی اساسی این پژوهش بهبود جذب با استفاده از ساختار میکروکاواک است .مکانیزم آشکارسازی مورد استفاده در این پژوهش مبتنی بر نور رسانایی است که نیازمند اعمال ولتاژ خروجی است .بازه طول موجی فروسرخ میانی)‮‭۳‬ - ‮‭۱۵‬ ( ‮‭m‬برای استفاده در گستره وسیعی از کاربردها از جمله طیف سنجی ،نجش زیستی، تصویربرداری پزشکی، سیستم های اطلاعاتی و ارتباطی و غیره بسیار مهم است .گرافن با داشتن ویژگی‌هایی از جمله جذب پهن باند، امکان تنظیم دوپینگ با اعمال جریان الکتریکی، کار با سرعت بالا و سازگاری‮‭CMOS‬ ، بستری مناسب برای آشکارسازی در بازه طول موجی فروسرخ میانی فراهم می‌کند .هدف این کار پژوهشی طراحی آشکارساز نوری مبتنی بر گرافن مجتمع شده در داخل یک میکروکاواک است .استفاده ازمیکروکاواک به منظور افزایش اندرکنش نور و گرافن از طریق به دام اندازی نور به کار می‌رود به دلیل تقریبا ثابت بودن ضریب جذب گرافن در بازه وسیعی از طول موج ها، طراحی ساختار می‌تواند در طیف وسیعی انجام می‌گیرد و صرفا وابسته به طراحی میکروکاواک است .در این پژوهش چگونگی گسترش طراحی اختار آشکارساز به طول موج فروسرخ میانی و هم‌چنین آشکارسازی در چندین طول موج نشان داده شده است .در ابتدای این کار پژوهشی نیازمند دستیابی به جذب قابل قبول در بازه طول موجی مورد نظر هستیم و سپس امکان سنجی شیفت طول موجی مورد بررسی قرار می‌گیرد .پس از آن نیازمند به دست آوردن جریان خروجی هم‌چنین نرخ تولید الکترون‌حفره، برای حصول باقی مقادیر پارامترهای اساسی آشکارساز هستیم .می‌توان از این ساختار در افزاره های گرافنی گوناگون از جمله مدولاتورهای الکتروجذبی، مالتی پلکسرهای بر پایه طول موج ( ‮‭( WDM‬تضعیف کننده‌های نوری استفاده کرد و امکان راهگشایی در استفاده گسترده تر در افزاره های گرافنی به منظور کاربرد در علومپزشکی، ارتباطات، امنیت، حسگرها و طیف سنجی بهره برد .در این پایان نامه از گرافن مجتم شده در ساختار کاواک جهت بهبود فاکتور جذب ساختار به منظور آشکارسازی در طیف طول موجی مادون قرمز استفاده شده است .ساختار کاواک باعث حبس فوتونها در ساختار و افزایش اندرکنش نور و گرافن می‌شود که باعث افزایش جذب می‌شود .در این پایان‌نامه از نرم افزار ‮‭MAT LAB‬ جهت انجام مدل سازی ‮‭TMM‬ یک بعدی برای حصول مقادیر عبور و بازتابش جهت محاسبه میزان جذب استفاده شده است .با تغییرات اندازه آینه های برگ تشکیل دهنده ساختار میکروکاواک امکان سنجی شیفت طول موجی در محدوده طول موجی مادون قرمز میانی مورد بررس و اندازه گیری قرار گرفته است .در نهایت آشکارسازی نوری در سه طول موج ، ‮‭۳۳۹۳‬ ‮‭m‬، ‮‭۳۱۷۵‬ ‮‭m‬و‮‭۱۱۵۴‬ ‮‭m‬انجام شد

متن يادداشت

Today, there is an increasing tendency to use graphene in optoelectronic devices. But the low intrinsic optical absorption of graphene (2.3 ) results in a very poor response; hence, to better utilize the unique properties of this material, it requires the use of structures to improve absorption or other basic parameters in the structure. We will be looking. The basic strategy of this research is to improve the absorption using the microcavity structure. The detection mechanism used in this study is based on conductive light that requires the output voltage to be applied. The mid-infrared wavelength range (3-15m ) is very important for use in a wide range of applications including spectroscopy, biosensing, medical imaging, information and communication systems and more. Graphene offers features such as broadband absorption, doping tuning by electric current, high speed operation and CMOS compatibility, providing the perfect backdrop for mid-infrared wavelength detection. The purpose of this research work is to design a graphene-based optical detector integrated inside a microcavity. Microcavity is used to enhance the interaction of light and graphene through light trapping. Because the graphene absorption coefficient is almost constant over a wide range of wavelengths, the structure design can be performed in a wide range and is solely dependent on the design of the microcavity. In this research, we have shown how to extend the design of the detector structure to the mid-infrared wavelength as well as the detection at several wavelengths. At the beginning of this research work we need to obtain acceptable absorption in the desired wavelength range and then the feasibility of wavelength shift. The wave is being investigated. Then we need to obtain the output current as well as the rate of electron-hole production to obtain the remaining values of the basic detector parameters. It can be used in a variety of graphene devices, including electro-absorbent modulators, wavelength-based multiplexers (WDMs), and optical attenuators, enabling widespread use in graphene devices for medical, communications, security applications, sensors and spectroscopy. In this thesis, grapheme integrated in the cavity structure was used to improve the structure absorption factor for detection in the infrared wavelength spectrum. The cavity structure improves photons in the structure and increases the interaction of light and graphene, which increases the absorption. This thesis of MATLAB software One-dimensional TMM modeling was used to obtain the reflectance and reflection values to calculate the absorption rate. Wavelength shifts in the mid-infrared wavelength range have been studied and measured by varying the size of the leaf mirrors forming the microcavity structure. Finally optical detection at three wavelengths of 3.339m, 4.511m and 5,317m were performed

عنوان اصلي به زبان ديگر

‮‭Design and Simulation of Microcavity-Inegrated Mid-Infrared Graphene Photodetector‬

مستند نام اشخاص تاييد نشده

استوار، محمدرضا

مستند نام اشخاص تاييد نشده

Ostovar, Mohammadreza

مستند نام اشخاص تاييد نشده

صوفی، هادی، استادراهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

واحد، حمید، استادراهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

باغبان اصغری نژاد، حامد، استادمشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی