طراحی و شبیه سازی یک آشکارساز نوری مبتنی بر نقاط کوانتومی با اتصالات انتخابگر برای تشخیص همزمان چند طول موج نوری

نوع مقاله : مقاله برق

نویسنده

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

در این کار، یک آشکارساز نوری جدید مبتنی بر نقاط کوانتومی با اتصالات دارای قابلیت انتخاب حامل های تولید شده، برای تشخیص همزمان چند طول موج نوری معرفی و شبیه سازی شده است. در طراحی لایه فعال از نقاط کوانتومی با اندازه های مختلف استفاده گردیده است. هر یک از اندازه ها، برای تشخیص یک طول موج خاص تخصیص داده شده است. در این آشکار ساز برای تفکیک حامل های تولیدی توسط هر طول‌موج، اتصالات انتخابگر انرژی با استفاده از دیواره های کوانتومی طراحی گردیده است. به کمک نرم‌افزار کامسول یک ساختار سه بعدی شامل یک آرایه‌ی 4×4 از نقاط کوانتومی بزرگ و یک آرایه‌ی 3×3 از نقاط کوانتومی کوچک به صورت تودرتو شبیه‌سازی شده و ترازهای انرژی و توابع موج برای آن‌ها استخراج شده است. سپس به کمک نرم افزار متلب از روی ترازهای انرژی و توابع موج ویژگی های اپتیکی مانند ضریب جذب محاسبه شده است. تکنیک معرفی شده آشکارسازهای نوری جدیدی را معرفی می‌کند که می توانند تشخیص همزمان چندین طول موج را با یک افزاره انجام دهند. برای تشخیص طول‌موج‌های بزرگ تر، گذارهای درون نواری و برای تشخیص طول موج های کوچک تر، گذار های بین نواری کوانتومی مورد استفاده قرار گرفته است. در این‌کار اتصالات مناسب با استفاده از دیواره‌های کوانتومی طراحی و به ناحیه فعال با نقاط کوانتومی مناسب متصل شده‌اند. ضریب جذب نوری برای آرایه ای از نقاط کوانتومی با دو اندازه مختلف شبیه سازی شده است. لازم به ذکر است که مسیرهای جریان مستقل برای هر طول موج طراحی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and simulation of a quantum dot-based optical using selective energy contacts to simultaneous detection of multi-wavelengths

نویسنده [English]

  • Hamid Heidarzadeh
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

In this paper, selective energy contacts are used to design a multi-wavelength optical photodetector. Here, 3D spherical shape quantum dots with quantum well-based energy selective contacts are simulated. The introduced technique helps us to design a novel photodetector that can simultaneously detect multi-wavelengths. These wavelengths can include several ultraviolet wavelengths or several infrared wavelengths or a combination of them. This detection can be achieved by intera-band and inter-band transitions in quantum dot-based Super-lattices. To detect higher wavelengths, intra-band transmissions and for lower wavelengths, inter-band transmissions can be used. In this work, suitable energy selective contacts are designed using quantum wells. Also, quantum dots with different radii are used to detect multi-wavelengths simultaneously. Finally, as an application of this structure, the results have been presented for two quantum dots capable of simultaneous detection of two UV radiations, simultaneously. The detector can be further improved by applying several quantum dots with different sizes, shapes and materials and using more ESCs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optical photodetector
  • Quantum dots
  • Simultaneous Detection
  • Selective Energy contacts
  • Wavelength
  • Optoelectronic