بررسي و بهينه سازي آشكارساز نوري فرابنفش برپايه نيتريد گاليم

كارشناسي ارشد

نيتريد گاليم يك نيمه¬هادي باند گپ مستقيم eV 42/3 در دماي اتاق و طول¬موج گسيلي (E=hc/λ) nm360 است كه كاربردهاي فراواني در محدوده اپتيكي فرابنفش دارد. مزاياي آشكارساز¬هاي نوري بر پايه اين مواد شامل ولتاژ شكست بالا، پايداري شيميايي بالا، داشتن حداكثر فركانس قطع، سرعت الكتروني بالا، عملكرد قطعه در دما و توان بالا است. چالش¬ اصلي اين نوع آشكار¬سازهاي نوري افزايش بهره¬وري (بازده) آن¬ها مي¬باشد. يكي از روش¬هاي افزايش بهره¬وري افزايش ميزان جذب اپتيكي است كه مي¬تواند با كاهش بازتاب حاصل شود. براي كاهش بازتاب دو روش اصلي وجود دارد: 1) پوشش¬هاي ضد انعكاسي 2) اصلاح ساختار سطح. مطالعات و بررسي¬هاي انجام شده در اين پايان¬نامه استفاده از روش اصلاح ساختار سطح مي¬باشد. از سيليكا (〖SiO〗_2) به دليل كروي بودن و داشتن ضريب شكستي بين هوا و نيتريد گاليم در آزمايش¬ها مورد استفاده قرار گرفته است. كروي بودن سيليكا احتمال تغيير زاويه نور فرودي را به دنبال دارد، كه اين تغيير زاويه منجر به افزايش طول مسير نوري در نيتريد گاليم و بازتاب¬هاي كلي درون آن مي¬شود، در پي طولاني شدن مسير نوري، عبور نور كاهش مي¬يابد. از طرفي وجود ضريب شكست سيليكا بين هوا و نيتريد گاليم كاهش انعكاس نور را به همراه دارد. بر همين اساس در اثر كاهش يافتن عبور نور و انعكاس آن، جذب نور فرودي افزايش مي¬يابد. اين گير¬اندازي نور در گاليم نيتريد باعث توليد جفت الكترون- حفره بيشتري مي¬شود و منجر به افزايش بهره-وري مي¬شود. در نهايت ديده مي¬شود كه نانو كره¬هاي سيليكا منجر به كاهش انعكاس نور مي¬شود و باعث بهبود پارامترهاي موثر بر آشكارساز نوري نظير بازده كوانتومي و پاسخ¬دهي و توان معادل نويز به ترتيب 7برابر، 6 برابر و 2/0 برابر شده است.

193638

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر شهاب نوروزيان

فيزيك اتمي مولكولي

دكتر بيژن غفاري