توضیحات

عنوان فارسی: آشکارسازهای مادون قرمز و تتراهرتز مبتنی بر ساختارهای گرافین

عنوان انگلیسی:

Development of Graphene-Based Optical Detectors for Infrared Sensing Applications

چکیده

ما اخیرا آشکارسازهای میان باندی مادون قرمز و تتراهرتزی پیشنهاد شده مبتنی بر ساختارهای چند لایه گرافین با پیوندهای p-i-n را در نظر می گیریم. با استفاده از مدل دستگاهی گسترده، ما خصوصیات حسگر نوری را محاسبه کردیم(حسگری محدود شده جریان تاریک و پاسخگو) و آنها را با خصوصیات دیگر حسگر های نوری مقایسه کردیم. نشان داده شده است که به جهت راندمان کوانتومی به نسبت بالا و فرآیند های گرما زا، حسگرها تحت بررسی می توانند عملکرد بهتری را نشان دهند.

کلید واژه ها: آشکارساز ، گرافن ، جریان تیره ، آشکارسازی

مقدمه

ساختارهای کربن روی تک لایه های اتم های کربن که بلورهای دوبعدی لانه زنبوری چگال را شکل می دهند، یعنی، لایه های گرافین فردی(GLها)، و دولایه های گرافین (GBLها) خصوصیات نوری و الکترونی کاملا متفاوت را نشان می دهند. خصوصیات یکتای GLها و GBLها، آنها وعده ای را برای کاربردهای دستگاهی نوری الکتریکی و نانوالکتریکی متفاوتی می سازد. طیف انرژی بدون شکاف GLها، که مانعی برای ایجاد مدارهای دیجیتال بر مبنای ترانزیستور است، استفاده GLها را در دستگاه های تتراهرتز(THz) و مادون قرمز(IR) مترقی می سازد. امکان بازشدگی انرژی در GBLها بوسیله به کاربری میدان الکتریکی عرضی نیز در دستگاه کاربردی مفید است. کشف این حقیقت که ساختارهای چند تایی GL به همراه توده های غیرمتجانس GL ها( به همراه انباشتگی غیربرنال) طیف انرژی یکسانی به عنوان GL انفرادی نشان می دهد، فرصتی از ایجاد موثر لیزر های THz و IR و حسگرهای مبتنی بر چنان ساختارهایی را باز می کند. مزیت مهم ساختار چندGL غیر متجانس در مقایسه با تک ساختار GL بسیار بالاتر است از راندمان کوانتومی بین باندی(که به همراه ازدیاد تعداد ساختار GL ها افزایش می یابد). به جهت راندمان کوانتومی بالا به خوبی خصوصیات طیف جذبی شان و فرآیندهای گرمازایشان، حسگرهای نوری IR و THz مبتنی بر ساختارهای GL می توانند مکانی مشخص شده را در میان دیگر حسگرهای نوری به خوبی مستند شده اشغال کنند، به خصوص با در نظر گیری فرآیند بسیار سریع در تکنیک های تولیدی صنعتی گرافین.

در این مقاله، خصوصیات حسگر های بین باندی IR و THz مبتنی بر ساختارهای چندGL ای به همراه اتصال های p-i-n در نظر گرفتیم که مقالات چاپ شده قبلی مان را گسترش می دهند، به خصوص، آزمایش نقش تونل زنی بین باندی در دماهای پائین را شامل می شود. دستگاه های تحت بررسی در شکل 1 نشان داده شده اند. اتصال های p-i-n در این سه دیود نوری (MGL-PD ها) می توانند شکل گیری شوند به دلیل یک دوپینگ شیمیایی. این اتصال ها در ساختارهای چندGL ای دردار نه به همراه تعداد زیادی GL ها می توانند به صورت الکتریکی القا گردند( مثل GL های انفرادی). بررسی ما اساسا بر MGL-PD ها به همراه بخش های nو p به صورت شیمیایی دوپینگی شده متمرکز است. MGL-PDها به همراه “دوپینگی شیمیایی” می توانند به سادگی مورد بررسی قرار گیرند(با تعداد محدودی از GL ها). ما خصوصیات MGL-PD ها را با برخی حسگر های نوری دیگر مقایسه می کنیم، به خصوص، با ترانزیستورهای نوری اثر میدانی GBL با اتصال های n-p-n ای که اخیرا پیشنهاد شده است(GBL-PTها).

توجه: