تبلیغات
Code center
صفحه نخست پروفایل طراح کد تماس با ما پشتیبانی آنلاین
علمى
یونیسف

وبسایت علمی حامی یونیسف

UNICEF Logo

unicef_logo_farsi

آخرین مطالب

» معرفة و نکرة ( شنبه 9 اردیبهشت 1396 )
» تاثیر شیر در بدنسازی ( چهارشنبه 6 اردیبهشت 1396 )
» طرز تهیه و ساخت مکمل خانگی ( چهارشنبه 6 اردیبهشت 1396 )
» رئیس علی دلواری ( سه شنبه 8 تیر 1395 )
» دیدن عدد پی با 4 میلیون رقم اعشار آن در یک تصویر! ( پنجشنبه 24 دی 1394 )
» روز چطور 24 ساعت شد ؟ ( پنجشنبه 24 دی 1394 )
» فرم پیش خرید بسته آموزش دبیره ها و آموزه های پارسی باستان ( چهارشنبه 28 مرداد 1394 )
» حمایت وبسایت علمی از یونیسف ( سه شنبه 27 مرداد 1394 )
» unicef یونیسف ( دوشنبه 12 مرداد 1394 )
» دانلود نسخه هک شده بازی کلش آو کلنز ( شنبه 3 مرداد 1394 )
» جهش در ژن USP9Xو اختلال در کار سلول های طبیعی مغز ( چهارشنبه 31 تیر 1394 )
» داروهای خانگی برای خلط ( یکشنبه 31 خرداد 1394 )
» آیا ابن‌سینا را هم هپلی‌ هپو کردند؟ ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» نخستین CD تاریخ ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» لباس های محلی اقوام ایرانی ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» لباس زنان در ایران 2 ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» لباس زنان در ایران 1 ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» تاریخچه عکاسی و اختراع کداک ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» انتخاب رنگ ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» دایره رنگ ( شنبه 30 خرداد 1394 )
» آزمون تعیین سطح انگلیسی ( جمعه 29 خرداد 1394 )
» آداب و رسوم جشن سده ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» تاریخچه کامل نوروز ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» تولید ابریشم از پیش رنگ شده توسط کرم‌ها! ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» شبیه‌ساز تولد، متخصصان مامایی را در طول زایمان همراهی می‌کند ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» نانوذرات این بار به کمک بیماران قلبی می‌آین ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» دستگاه کوچکی که می‌تواند تنظیم‌کننده‌ی ضربان قلب را از طریق ضربان قلب شارژ کند ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» دنیای خارق‌العاده حشرات ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» آیا تکامل انسان سرانجام متوقف شده است؟ ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )
» شکوه، سقف و دیگر هیچ ( پنجشنبه 9 بهمن 1393 )

آمار بازدید

کل بازدید ها :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل مطالب :
آخرین بروز رسانی :

زیر شاخه های علمی


اخبار علمی


وقت فوتبال


تبلیغات متنی

HELLO.WELCOME TO MY WEB MY NAME IS MEHRDAD ZANGENEH I LOVE YOU!!!

.

علمی
درباره ما


علمی سایتی با مطالب علمی متنوع و جالب برای همه ی سنیس
ایجاد کننده علمی :مهرداد زنگنه

به سایت علمی خوش آمدید


  • تاریخ ارسال : شنبه 9 فروردین 1393, 04:28 بعد از ظهر

آشکارسازهای نوری بخش مهمی از مدارات مجتمع نوری هستند.آشکارسازهای نوری فلز-نیمه هادی-فلز یک دسته از آشکارسازهای نوری می باشد. مشخصات این آشکارسازها با پیشرفت علم پلاسمونیک بهبود یافت. از جمله این مشخصات می توان به حساسیت بالاتر، راندمان بیشتر و بهبود ضریب جذب نوری بالاتر اشاره کرد.در این ساختارها با استفاده از توری های پراش فلزی و نانوذرات سعی شده است تا پارامترهای آشکارساز بهینه گردد.علم پلاسمونیک بستر مناسبی را برای ساخت آشکارسازهایی با ابعاد بسیار کوچک فراهم کرد، این موضوع روند حرکت به سمت مدارات مجتمع نوری را سرعت بخشیده است.در این مقاله به معرفی آشکارسازهای نوری در کاربردهای نوری پرداخته می شود. همچنین، روند تکاملی آشکارسازهای فلز-نیمه هادی-فلز پلاسمونیک مورد بررسی قرار گرفته است.
امروزه کاربردهای شبکه های انتقال داده مانند اینترنت و ارتباطات تلفنی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. به طور سنتی، لینک ارتباطی در اینگونه شبکه ها سیم مسی است و الکترون های آزاد آن، حامل های پیام می باشند.به علت محدودیت پهنای باند برای حجم داده های بیشتر و همچنین تلفات زیاد سیم های مسی، توجه مهندسان مخابرات به استفاده از فیبرهای نوری به عنوان لینک ارتباطی و فوتون های نور به عنوان حامل پیام، جلب شد.فوتون ها کوچکترین بسته های انرژی تشکیل دهنده ماهیت ذره ای نور هستند و مطابق شکل1، فیبر نوری از یک استوانه شیشه ای با قطربسیار کوچک (در حد چند تا چند ده میکرون) تشکیل شده است. نور ورودی با زاویه ای به درون آن تابانده می شود به طوری که بازتاب کلی رخ داده و نور درون آن محبوس بماند.

filereader.php?p1=main_14dba61b399baabd2
شکل 1- بازتاب کلی در فیبر نوری باعث می شود تا نور در حین انتشار در فیبر از آن خارج نشود.

شکل 2، لینک تلفنی معمولی با کابل مسی و همتای آن با فیبر نوری را نشان می دهد. همانطور که در شکل دیده می شود، برای یک لینک نوری ساده، علاوه بر فیبر نوری به یک مولد نور (لیزر) برای تبدیل سیگنال الکتریکی به نوری، و یک آشکارساز نوری برای تبدیل سیگنال نوری به الکتریکی نیاز است.


filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 2- الف) لینک ساده معمولی، ب) لینک نوری.

یک آشکارساز نوری به طور ساده از پیوند دو نیمه هادی با آلایش نوع( P(Positive(دارای حفره¬های اضافی با بار مثبت) و نوع( N (Negative (دارای الکترون های اضافی با بار منفی)،تشکیل شده است (یک دیود) که به طور معکوس بایاس شده است.در این صورت در محل پیوند دو نیمه هادی یک سد پتانسیل ایجاد شده که مانع از عبور الکترون و جاری شدن جریان الکتریکی در مدار می گردد؛ شکل (3). حال اگر نور به محل پیوند P-Nبرخورد کند بعضی از پیوندها را شکسته و تولید زوج الکترون حفره می کند که به ترتیب جذب قطب مثبت و منفی منبع تغذیه می شوند.در نتیجه در مدار متناسب با نور برخوردی جریان الکتریکی تولید می شود و تبدیل نور به سیگنال الکتریکی (آشکارسازی نوری) انجام می گیرد.

filereader.php?p1=main_a0b92bf7cb132fa05
شکل 3-  الف) یک دیود P-N بایاس شده به طور معکوس، ب) سد پتانسیل ایجاد شده مانع از حرکت بارها می شود.

یک دیود را می توان به جای استفاده از دو نیمه هادی نوع N و P، از اتصال یک نیمه هادی خالص (ذاتی)بدون آلایش (دارای الکترون و حفره اضافی برابر و خنثی) و یک فلز ساخت که به آن دیود شاتکی گویند. در یک دیود شاتکی، اختلاف توابع کار فلز با نیمه هادی، باعث ایجاد یک سد پتانسیل می شود (تابع کار عبارتست از مقدار انرژی مورد نیاز برای آزاد کردن یک الکترون از سطح ماده).

2-آشکارساز نوری
آشکارساز نوریِ فلز نیمه هادی-فلز، Metal-Semiconductor-Metal PhotoDetector (MSM-PD)، دارای دو اتصال شاتکی پشت به پشت است. این آشکارساز مطابق شکل 4، از یک زیرلایه (نیمه هادی) خالص به عنوان لایه فعال و دو اتصال فلزی رونشانی شده بر روی آن تشکیل می شود که هر اتصال فلزی بازیرلایه تشکیل یک اتصال شاتکی را می دهد.این اتصالات به یک اختلاف پتانسیل متصل می-شوند تا حامل های ایجاد شده بر اثر برخورد نور به زیرلایه را جمع آوری کنند.

filereader.php?p1=main_bad5b4036fffbd72b
شکل 4-  شمای ساده از یک MSM-PD متشکل از دو اتصال فلزی که با زیرلایه تشکیل دو پیوند شاتکی پشت به پشت می دهند.

مطالعه ساختار آشکارسازهای نوری فلز-نیمه هادی-فلز (MSM-PD)، از اوایل دهه ی 1970 آغازشد[1]. طی دهه¬های گذشته، طراحی و ساخت آشکارسازهای MSMبه دلیل سرعت بالا، در سیستم های الکترونیکی-نوری مجتمع (مداراتی که به صورت یکجا در درون یک تراشه جای داده می شوند و در آنها از الکترون فوتون به عنوان حامل اطلاعات استفاده می شود)، مخابرات فیبر نوری، اتصالات بین تراشه ای و نمونه برداری با نرخ بالا (تبدیل سیگنال های پیوسته به سیگنال های گسسته) مورد توجه بوده است [2 و3]به دلیل خازن داخلی با ظرفیت بسیار پایین MSM-PD ها، سرعت پاسخ آنها معمولاً در حد چند ده پیکوثانیه است[3]. سرعت پاسخ، زمان از لحظه برخورد نور به آشکارساز تا ایجاد سیگنال الکتریکی توسط آشکارساز می باشد. با توجه به ماده نیمه هادی به کار رفته در زیرلایه، طول موج کاریِMSM-PD تغییر می کند.به عنوان مثال برای طول موج مخابرات نوری (1.3µm و 1.55µm) می توان از InGaAs-InP استفاده کرد[2]. 
همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، شانه ای کردن الکترودهای MSM، باعث افزایش پهنای باند نسبت به آشکارسازهای PINاستاندارد (دیودی که در آن مابین دو لایه نیمه هادی N وP یک لایه نیمه-هادی خالص قرار داده می شود) می شود[2 و3].یکی از محدودیت های افزایش سرعت MSM ها، زمان لازم برای حرکت بارهای بوجود آمده دراثر برخورد نور با لایه فعال، تا رسیدن به الکترودها می باشد. برای غلبه بر محدودیت ذاتی زمان پاسخ، می-توان فاصله بین الکترودهای شانه ای را کاهش داد. همچنین با کاهش پهنای الکترودها، خازن بر واحد پهنای الکترودها کم شده و در نتیجه زمان پاسخ بهبود می یابد[4]. برای استفاده از MSM-PD ها در مدارات مجتمع نوری نیز لازم است تا ابعاد آنها بسیار کوچک باشند. اما از طرفی کاهش فاصله بین الکترودها و ابعاد آشکارساز، باعث کاهش ناحیه موثر فعال جذب نور (قسمتی از زیرلایه که در معرض برخورد مستقیم نور ورودی است) می شود و در نتیجه حساسیت آشکارساز را بدتر می کند[5].بنابراین روند افزایش سرعت پاسخو کوچک سازی MSM-PD ها با یک بهینه سازی بین این پارامترها و حساسیت مواجه می شود.یک راهکار مناسب ، استفاده از ساختارهای MSM-PD های پلاسمونیک است.در MSM-PD هایی با اتصالات فلزی در حد نانو، برخورد نور با فلز باعث تحریک پلاسمون های سطحی، Surface Plasmon (SP)، در فلز می شود. این پلاسمون ها باعث می شوند حتی با وجود فاصله بسیار کم بین الکترودها (در حد چند ده تا چند صد نانومتر) جذب نور و در نتیجه حساسیت بالا رود.

filereader.php?p1=main_a27f0be5130d9537b

شکل 5- شمای ساده یک MSM-PD با الکترودهای فلزی شانه ای

پلاسمون های سطحی (SP)، امواج الکترومغناطیسی هستند که در طول مرز یک هادی منتشر می شوند. خواص بر هم کنش SPها با نور، باعث ایجاد امواج پلاسمون پلاریتون های سطحی، Sufrace Plasmon-Polariton (SPP)می شود. SPP ها ویژگی هایی را ایجاد می کنند که بوسیله آن می توان قطعات فوتونیکی با ابعاد بسیار کوچک تر از آنچه که تاکنون به دست آمده است، ساخت[.6]SP ها در اپتیک زیر طول موج، ذخیره¬سازی داده، تولید نور، میکروسکوپ ها و ادوات فوتونیکی زیستی کاربرد دارند. وجود تکنولوژی ساخت و مشخصه سازی فلزهایی با ساختار نانو، باعث افزایش علاقه به SPها شد [7] مطالعه و شناخت در مورد SPها، به طور گسترده ای در دهه ی 1950 بعد از مقاله ریچه(Ritchie) شروع شد. همچنین مطالعاتی در مورد تشدیدهای پلاسمون سطحی در فیلم های فلزی نازک و پراش نوری از ذرات فلزی نانو در اوایل دهه ی 1970 انجام شد. مشاهده انتقال بهبود یافته نور از میان آرایه ای متناوب از حفره هایی با ابعاد کمتر از طول موج در فیلم  های فلزی توجه زیادی را به SP ها جلب کرد[8]. امروزه تحقیقات در زمینه پلاسمونیک، بر روی مجتمع سازی قطعات پلاسمونیک برای کاربردهای مخابرات نوری و تبادل داده متمرکز شده است[9]. ایجاد چنین زمینه ای، حاصل بررسی قطعات پلاسمونیک جدیدی است که در طی سال های اخیر توسعه داده شده اند. بنابراین، موجبرها، تزویح کننده¬ها (coupler)، و مدولاتورهای نوری (Optical Modulator)، به همراه منابع نوری و آشکارسازهای نوری، موضوع اصلی زمینه پلاسمونیک امروزی را تشکیل می دهند.


ادامه مطلب
تبلیغات

<
علمی
علمی
علمی