پاسخ زمانی و مدل مداری آشکارساز نوری مبتنی بر ساختار لایه‌های گرافنی نانوروبان گرافن لایه‌های گراف
پاسخ زمانی و مدل مداری آشکارساز نوری مبتنی بر ساختار لایه‌های گرافنی نانوروبان گرافن لایه‌های گرافنینوع فایل: word (قابل ویرایش)تعداد صفحات : 105 صفحه چکيدههدف
از این تحقیق ارائه‌ی پاسخ زمانی آشکارساز نوری مبتنی بر لایه‌های گرافنی و
نانوروبان گرافن است. لزوم افزایش گستره‌ی محدوده‌ی طول موج تحت پوشش
آشکارساز و توسعه‌ی کاربری در کنار کاهش هزینه در فرآیند تولید، انگیزه‌ی
اصلی برای پیشرفت ساختارهای با ابعاد كوچك می‌باشد. گرافن به دلیل طیف
انرژی بدون شکاف، پرتویالکترومغناطیسی را از محدوده طیفی تراهرتز تا
فرابنفش را جذب می‌کند. بازده کوانتومی نسبتا بالا در انتقالات بین باندی
گرافن و به خصوص در ساختار گرافن چندلایه، ابداع آشکارسازهای نوری تراهرتز
و زیر قرمز مناسب و جدید را گسترش داده است. چندین مدل از آشکارسازهای
IR/THz با به کارگیری ساختار یک و چند لایه به همراه ساختارهای نانوروبان
گرافن پیشنهاد، ارزیابی و به صورت تجربه مطالعه شده‌اند. اما علیرغم
تلاش‌هایی که شده است هنوز محدوده سرعت نهایی این افزاره‌ها مشخص نیست. در
این رساله، ما به بررسی آشکارساز نوری گرافنی می‌پردازیم که از دو ناحیه از
لایه‌های گرافنی(GLs)بدون شکاف انرژی که ناخالص نشده است (نوع i )
تشکیل شده اند. این نواحی جذب توسط اتصالات طرفین تغذیه می‌شوند و به
وسیله‌ی یک نانوروبان گرافن (GNR) به هم متصل شده‌اند. در این افزاره جذب
توسط لایه‌های گرافنی انجام می‌شود که باعث افزایش چگالی الکترون و حفره در
این نواحی می‌شود. این پدیده منجر به جریان الکترون و حفره به صورت
ترمویونی در دو طرف سد پتانسیلی شکل گرفته در نانوروبان گرافن می‌شود و
جریان نوری ایجاد می‌شود. حضور نانوروبان گرافن و سد پتانسیل مربوط به آن
باعث کاهش جریان تاریک می‌شود. در لایه‌های گرافنی که تحت تابش قرار
گرفته‌اند، بخش اعظم انرژی نوری جذب‌شده به انرژی الکترون- حفره‌ها منتقل
می‌شود که معمولا این منجر به گرم شدن سیستم الکترون- حفره می‌شود. در
نتیجه فونون‌های نوری گسیل‌شده توسط الکترون و حفره‌هایی که به وسیله نور
تولید شده‌اند، در لایه‌های گرافنی انباشته می‌شوند. بنابراین به نظر
می‌رسد به حساب آوردن گرمای فونون‌های نوری غیر قابل صرف نظر باشد. پس نرخ
تولید و فرسایش فونون‌های نوری نیز در معادلات نرخ باید در نظر گرفته شود.
در این رساله پاسخ زمانی آشکارساز نوری مبتنی بر ساختار GL-GNR-GL را با به
دست آوردن معادله نرخ ارائه شده است و نتایج نشانگر آن است که در
فرکانس‌های بالا این آشکارساز نوری پاسخ سریع‌تری دارد و در فرکانس‌های
پایین دارای پاسخ نوری مطلوب‌تری می‌باشد.فهرست مطالبعنوانصفحهفهرست جدول‌ها‌حفهرست شکل‌ها‌طفصل ۱- مقدمه1۱-۱- ویژگی‌های گرافن2۱-۲- معرفی آشکارساز نوری مبتنی بر ساختار GL-GNR-GL5۱-۳- پیکربندی پایان‌نامه8فصل ۲- مروری بر تحقیقات انجام شده11۲-۱- خلاصه پیشینه پژوهشی11۲-۱-۱- تاریخچه مختصری از گرافن و فرآیندهای فیزیکی آن تحت تابش11۲-۱-۲- خلاصه تحقیقات انجام گرفته بر روی آشکارسازهای نوری گرافنی14۲-۲- دینامیک حامل‌های فوق سریع در گرافن پمپ شده به صورت الکتریکی یا نوری18۲-۳-نرخ تولید و بازترکیب حامل‌ها برای پراکندگی فونون درون‌دره‌ای و بین دره‌ای در گرافن21۲-۳-۱- مبانی نظری22۲-۳-۲- نتیجه محاسبات نرخ تولید و بازترکیب24۲-۴-فرآیند تولید و بازترکیب حامل‌ها و آسایش انرژی در گرافن تحت تابش25فصل۳- تحلیل زمانی آشکارساز مبتنی بر ساختار GL-GNR-GL32۳-۱- گرافن32۳-۲- شبکه مستقیم36۳-۳- شبکه ی معکوس37۳-۴- ساختار باندی الکترونیکی39۳-۵- پراکندگی انرژی تنگ بست42۳-۶- انرژی فرمی44۳-۷- پراکندگی خطی انرژی و چگالی حامل‌ها45۳-۸- نانوروبان گرافن49۳-۹- دینامیک آسایش حامل‌ها و بازترکیب در پمپ نوری گرافن50۳-۱۰-وارونگی جمعیت در گرافن تحت پمپ نوری51۳-۱۰- ۱-بررسی وضعیت با دمای الکترونیکی پایین51۳-۱۰-۲- بررسی وضعیت با دمای الکترونیکی بالا53۳-۱۱- تحلیل آشکارساز نوری زیر قرمز مبتنی بر ساختار GL-GNR-GL53۳-۱۱- ۱-مدل دیود نوری GL-GNR-GL و معادلات مربوطه56۳-۱۱-۲- جریان نوری و جریان تاریک58۳-۱۲- معادلات مربوط به پاسخ ضربه59۳-۱۳- پاسخ زمانی به تابع پله65۳-۱۴ پاسخ زمانی به پالس68فصل ۴- نتیجه‌گیری و پیشنهادها71۴-۱- نتیجه‌گیری71۴-۲- پیشنهادها72فهرست منابع:73
پاسخ زمانی و مدل مداری آشکارساز نوری مبتنی بر ساختار لایه‌های گرافنی نانوروبان گرافن لایه‌های گرافنی,مدل مداری آشکار سازی نوری,آشکار ساز نوری,لایه های گرافنی,نانو روبان گرافن,برق الکترونیک,مهندسی برق الکترونیک,الکترونیک