چکیده:
در این مقاله، یک آشکارساز پلسمونیکی ترکیبی با موجبر (Waveguide-integrated) ژرمانیمی طراحی و تحلیل شلده است. بله منولور دسلتیابی بله رانلدمان کوانتلومی بلاخ و پاسلا دهلی زیلاد، از سلااتار آشکارسلاز پلسلمونیکی ژرملانیمی
LRDLSPP با درااتیارداشتن طول موج λ=1310nm و طول موج λ=1550=nm بهلره گرفتله شلده اسلت. بله
منوور طراحی سااتار فوق دو نرم افزار لومریکال در دو ماژول FDTD برای تحلیل بشلش نلوری و Device بلرای تحلیل بشش الکتریکی به کار برده شده است. به این صورت که در ماژول FDTD، با شبیه سازی و اجرای برنامه، نلر تولیلد و بله تبع آن توان جذب شده و راندمان کوانتومی به دست آمده و با اسلتفاده از آن در ملاژول Device، در نهایلت نتیجله میلزان پاسا دهی مششص شده است. پس از بررسی و تحلی نتایج و مقایسه ی آن با نتایج به دست آمده در بشلش تولوری، تفلاوت هایی در هردو بشش نوری و الکتریکی پدید آمد که در نهایت با تغییرات، یک سلااتار آشکارسلاز LRDLSPP نامتقلارن بلا استفاده از کنتاکت های فلزی طل و نقره ایجاد شد.. راندمان کوانتومی شبیه سازی شده که ابتدا در حدود 6٠% بود، پلس از طراحی سااتار فوق در نهایت به بیش از 9٠% رسید که بسیار نزدیک به راندمان ایده آل می باشلد. همچنلین میلزان پاسلا دهی سااتار که شبیه سازی شده که در ابتدا A/W ٠/٠ بود با طراحی سلااتار فلوق نزدیلک بله مقلدار A/W ٠/٨ شلد. در نهایت سااتار آشکارساز ژرمانیمی ترکیب شده با موجبر LRDLSPP نامتقارن طراحی وتحلی شده است که از طول انتشلار ، راندمان کوانتومی و پاسا دهی تقویت شده براوردار است.
خلاصه ماشینی:
به این صورت که در ماژول FDTD ، با شبیه سازی و اجرای برنامه ، نرخ تولید و به تبع آن توان جذب شده و راندمان کوانتومی به دست آمده و با استفاده از آن در ماژول Device ، در نهایت نتیجه میزان پاسخ دهی مشخص شده است.
دراین طراحی که از روش عددی ماتریس پراکندگی برای مدلسازی چندلایه Metal Semiconductor Metal Light Absorption Enhancement Factor Subwavelength aperture width استفاده می کند به منظور اینکه حداکثرجذب در چاه کوانتومی رخ دهد ابعاد الکترودها و ضخامت لایه تغییر داده شده و مشاهده می شود که درعمل تقویت بیش از 16 برابری که تقویت ایده آل است اتفاق می افتد که این تقویت ناشی از تحریک پلاسمون های سطحی در فصل مشترک فلز ونیمه هادی است[45].
اثر استفاده از ساختار نامتقارن برای آشکارسازی در این بخش با بهره گیری از یک فلز دیگر به جای طلا در یکی از کنتاکت های فلزی موجود در ساختار آشکارساز LRDLSPP که قبلاً هردو از جنس طلا بودند ، تاثیر آن در نتایج طول انتشار ، نرخ تولید ، راندمان کوانتومی و پاسخ دهی مشاهده می شود .
Levy, “Waveguide based compact silicon Schottky photodetector with enhanced responsivity in the telecom spectral band,” Opt. Express, vol.
Ping Ma,*,1,† Yannick Salamin,*, 1,† Benedikt Baeuerle1, Arne Josten1, Wolfgang Heni1, Yuriy Fedoryshyn1, Alexandros Emboras1 and Juerg Leuthold* “Plasmonically enhanced graphene photodetector featuring 100 GBd, high responsivity” 1ETH Zurich, Institute of Electromagnetic Fields (IEF), 8092 Zurich, Switzerland , and compact size , 2018.
C. Ferrari, “On-chip integrated, silicon-graphene plasmonic Schottky photodetector with high responsivity and avalanche photogain,” Nano Lett.
Leuthold, “Plasmonically enhanced graphene photodetector featuring 100 Gbit/s data reception, high responsivity, and compact size,” ACS Photon.