نویز آشکارسازهای مادون قرمز یکی از پارامترهای مهم و اساسی و همواره یکی از چالش های محققین بوده است زیرا میزان حساسیت یک آشکارساز را تعیین کرده و یکی از عوامل محدودکننده در عملکرد یک آشکارساز می باشد .در دماهای بالا انرژی گرمایی در مقایسه با انرژی فوتون های ورودی قابل مقایسه می گردد و در نتیجه جریان تاریک که ناشی از گسیل گرما یونی است تشدید می شود و بنابراین آشکارساز نیاز به مکانیسمی برای خنک شدن دارد تا باعث کاهش نویز گردد که این به نوبه خود سبب افزایش حجم و هزینه آشکارسازها می گردد .ساختارهای مبتنی بر نقاط کوانتمی به دلیل محدودیت حامل ها در سه بعد نسبت به ساختارهای چاه کوانتمی دارای مزایای متعددی از جمله نویز کمتر و در نتیجه قابلیت عملکرد در دمای بالاتر دارند.از طرفی تنظیم آشکار ساز در جذب یک محدوده طول موج خاص در ساختارهای نقطه کوانتمی با تغییر اندازه و شکل نقاط کوانتمی امکان پذیر است که با توجه به کنترل سخت در تغییر اندازه نقاط از ساختارهای نقطه در چاه کوانتمی استفاده می کنند که به راحتی با تغییر اندازه چاه می توان طول موج خاص را جذب کرد .از طرفی با اضافه کردن سدهای تونلی و اجازه عبور یک طول موج خاص از سدها با توجه به خاصیت تشدید در سدهای دوتایی می توان نویز آشکارساز را که یک طیف وسیع دارد به میزان قابل توجهی کاهش داد .در این پایان نامه با استفاده از روش عددی ماتریس انتقال(TMM) نویز مربوط به آشکارسازهای نقطه در چاه کوانتمی با تونل زنی تشدیدی را محاسبه و با نویز آشکارسازهای نقطه کوانتمی معمولی مقایسه می کنیم که کاهش قابل توجهی در نویز این آشکارسازها تاحد دو مرتبه بزرگی مشاهده می شو د.

کلید واژگان:آشکارسازهای مادون قرمز نقطه در چاه کوانتمی با تونل زنی تشدیدی-جریان تاریک-نویز-روش عددی ماتریس انتقال

فصل اول

مقدمه

1-1 آشکارسازهای مادون قرمز

آشکارساز نوری[1] یک قطعه الکتریکی نوری است که انرژی نور را جذب کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند .آشکارسازی که طیف مادون قرمز را جذب و آشکار می نماید آشکارساز مادون قرمز نامیده می شود .اهمیت آشکارسازهای مادون قرمز در آشکارکردن طیف غیرمرئی نور می باشد که بیشتر اجسام در دمای اتاق به صورت تشعشعات مادون قرمز از خودتابش می کنند .معمولا از محدوده مادون قرمز 5-3میکرومتر در صنایع نظامی]4-1[ ، از محدوده15-8 میکرومتر در تصویر برداری حرارتی[2]]5-2[ و از محدوده بیشتر از 20 میکرومتر در کاربردهای تراهرتز[3] استفاده می شود .آشکارسازهای مادون قرمز به صورت گسترده در سیستمهای مخابرات نوری[4] نیز به کار گرفته می شوند .در زمینه آشکارسازهای مادون قرمز تلاشهای زیادی برای بالابردن کیفیت محصول ، بهبود پارامترهای پاسخ[5] ، آشکارکنندگی[6] و دمای عملکرد و روش ساخت صورت گرفته است .برای رفع مشکلات فوق ساختارهای پیشنهادی از حالت حجیم[7] شروع شد و به ساختارهایی مبتنی بر چاه کوانتمی[8] و در نهایت به ساختارهایی مبتنی بر نقاط کوانتمی[9] توسعه پیدا کرده اند . آشکارساز نقطه کوانتمی در مقایسه با آشکارساز چاه کوانتمی مزیت‌هایی دارد که از آن جمله می‌توان به جریان تاریک[10] کمتر، عدم حساسیت به قطبش نور ورودی، قابلیت کار در دمای بالاتر، قابلیت آشکارسازی و پاسخ‌دهی بالاتر اشاره کرد [6]. با استفاده از اثر اندازه کوانتمی و کنترل مواد ترکیبی و ابعاد نقاط کوانتمی قادر خواهیم بود که پاسخ طیفی آشکارسازهای نقطه کوانتمی را در محدوده وسیعی از طیف مادون قرمز کنترل کنیم . به علت مشکل بودن تغییر اندازه نقاط کوانتمی برای کنترل پاسخ طیفی آشکارساز ساختار نقطه در چاه کوانتمی پیشنهاد گردید]7[ که به راحتی با تغییر اندازه چاه کوانتمی میتوان پاسخ طیفی آشکارساز را کنترل کرد .همچنین برای کاهش جریان تاریک آشکارساز، از ساختارنقطه در چاه کوانتمی با تونل زنی تشدیدی]8[ استفاده میگردد که این ساختار جریان تاریک آشکارساز را تا حد زیادی نسبت به آشکارسازهای متداول نقطه کوانتمی کاهش می دهد .به علت اهمیت و تاثیر نویز بر دمای عملکرد آشکارساز در این پایان نامه نویز آشکارسازهای نقطه در چاه کوانتمی با تونل زنی تشدیدی با روش عددی ارایه وبا ساختارهای قبلی آشکارساز مقایسه خواهد شد .

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.