متن کامل خبر


 
جلسه دفاع از پایان‏ نامه: محمدجواد محمدزمانی، گروه مهندسی الکترونیک

خلاصه خبر:

  • عنوان: طراحی و تحلیل منابع تراهرتز نور رسانای نانوساختار
  • ارائه‌کننده: محمدجواد محمدزمانی
  • استاد راهنما: دکتر محمدکاظم مروج-فرشی
  • استاد ناظر خارجی: دکتر علیرضا بهرام‌پور (دانشگاه: صنعتی شریف)، دکتر خشایار مهرانی (دانشگاه: صنعتی شریف)
  • استاد ناظر داخلی: دکتر سارا درباری (دانشگاه: تربیت مدرس)، دکتر داوود فتحی (دانشگاه: تربیت مدرس)
  • استاد مشاور: دکتر محمد نشاط (دانشگاه تهران)
  • مکان: اتاق شورا (710/6)
  • تاریخ: 1395/6/27
  • ساعت: 17-19

چکیده
تولید امواج تراهرتز به عنوان مقدماتی‏ترین و اساسی‏ترین چالش فناوری تراهرتز، تا به امروز موضوع تحقیقات گسترده‏ای بوده است. در همین راستا، راهکارهای متعددی در طراحی، پیاده‌سازی و بهبود منابع امواج تراهرتز ارائه شده است. از میان منابع مختلف امواج تراهرتز، منابع نوررسانا به عنوان یکی از مهم‏ترین و رایج‏ترین ادوات تولید امواج تراهرتز، با داشتن قابلیت عملکرد در دمای اتاق، ساختار ساده و مجتمع‏ پذیر و دارای طیف توان با پهنای باند وسیع، به عنوان یک ابزار مناسب برای تولید امواج تراهرتز به حساب می‌آیند. با توجه به مزایای منابع تراهرتز بدون بایاس نسبت به انواع منابع بایاس‌دار، در این رساله یک نسل جدید از منبع نوررسانا از نوع ترکیبکننده نوری بدون آنتن و بدون بایاس ارائه میشود. این منبع تراهرتز پایه از آرایهای متناوب از ساختارهای فلز-نیمه هادی-فلز (MSM) با دو فلز متفاوت مبتنی بر اتصالات شاتکی نامتقارن تشکیل شده است. برای طراحی یک ساختار پایه از این منبع از یک روند سیستماتیک استفاده میگردد و مقادیر مجاز برای پارامترهای مهم این ساختار شامل سد شاتکی فلزات مورد استفاده و ابعاد فیزیکی ساختار MSM در افزاره بدست آورده میشود. با این حال مهم‏ترین مشکلی که در این نوع از منبع نوررسانای پایه وجود دارد، پایین بودن بازدهی کوانتومی و بازدهی تبدیل توان نوری به توان تراهرتز خروجی در آن‌ها می‌باشد. از مهم‏ترین عوامل در پایین بودن بازدهی کوانتومی، محدودیت پراش پرتو نور ورودی می‌باشد. به منظور غلبه بر این مشکل، دو افزاره نوررسانای نانوساختار پلاسمونیک بدون بایاس ارائه میشود که با افزایش موثر ضریب انتقال نور از هوا به ماده نوررسانا، میتواند به افزایش توان تراهرتز و نهایتاً بازده تبدیل توان نوری به تراهرتز منجر گردد. در ساختارهای پلاسمونیک پیشنهادی، دوره تناوب آرایه خیلی کوچکتر از طول موج نور ورودی است و کار در حوزهی میدان نزدیک نوری را میسر میکند. نشان میدهیم که با انتخاب مناسب پارامترهای ساختار توری شکل MSM بکار رفته در این آرایه، با تشکیل اولین مد تشدید پلاسمونی در نانو شکافهای میان دو MSM مجاور، جذب نور از طریق میدان نزدیک و در نتیجه تولید حامل نوری در ناحیه فعال زیر شکافها افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر، این حاملهای نوری بوسیله‌ی میدان الکتریکی درون‌ساخت بزرگ حاصل از دو سد شاتکی نامتقارن در زیر نانوشکاف ها شتاب داده میشوند و توان تراهرتز بزرگ دلخواه را تولید و عمدتا به سمت سطح زیرین و به بیرون از افزاره تابیده میشوند. در پایان نشان خواهیم داد با افزایش جذب نور از طریق میدان نزدیک، توان تراهرتز تولیدی از یک آرایه میدان نزدیک بهینه برای ساختار پلاسمونی پیشنهادی اول در مقایسه با توان تولید شده از یک آرایهی میدان دور اما با سطح مقطع کل یکسان تا ده هزار مرتبه افزایش خواهد یافت. به‌ علاوه، نشان داده میشود که در ساختار پلاسمونیک پیشنهادی دوم با طراحی مناسب الکترودهای فلزی، طول موثر بر همکنش نور با ماده نوررسانا افزایش یافته، بطوریکه توان خروجی تراهرتز حتی تا 30 برابر نسبت به توان تراهرتز ساختار پلاسمونیک اولی افزایش می‌یابد. به علاوه با بدست آوردن وابستگی فرکانسی توان خروجی تراهرتز برای دو افزاره پلاسمونیکی پیشنهادی، قابلیت بالای کوک‌پذیری فرکانسی در یک رنج پهن از فرکانسهای 30-1/0 تراهرتز، برای این دو افزاره نشان داده میشود. برای مدلسازی این منبع تراهرتز از یک روش شبیهسازی ترکیبی و مبتنی بر روش عددی المان محدود استفاده میشود.
کلمات کلیدی

17 شهریور 1395 / تعداد نمایش : 718