طراحي يك فوتوكاتد ارتقاء‌يافته تركيبي بر پايه نانوتوري‌هاي پلاسمونيكي

مهم ترين و تأثيرگذارترين بخش هر آشكارساز نوري، قطعه حسگر آن است. در روند توسعه فوتوكاتدها از مواد و ساختار متنوعي استفاده شده و در سال‌هاي اخير ساختار‌هاي تركيبي مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش به‌منظور ارتقاي بازدهي پاسخ اپتيكي فوتوكاتد از پديده پلاسمونيك استفاده شده و بر اساس روش تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) فوتوكاتد جديدي طراحي و شبيه سازي شده است. با تعبيه طرحي از نانوتوري تناوبي بر روي سطح، ساختاري ارائه شده است كه با ايجاد امكان تزويج نور فرودي به يك موج چگالي الكتروني در سطح، تشديد پلاسموني در محدوده طول موج مورد نظر  به وجود آمده و شدت ميدان افزايش بسيار زيادي پيدا مي كند. به اين طريق فلزنيم‌هادي تبديل به يك جاذب عالي مي شود. براي اين منظور ابتدا فوتوكاتدهاي با ساختار مسطح و غيرمسطح (نانوتوري) متشكل ازGaAs  و Au به‌طور مجزا شبيه‌سازي شدند. سپس ساختار نانوتوري پلاسمونيك متشكل از مواد تركيبي AuGaAs شبيه‌سازي و با ساختار نانوتوري پلاسمونيك طلا مقايسه شد، به‌طوري كه ميزان جذب ساختار 16.1 درصد افرايش يافت. ساختار نانوتوري پلاسمونيك متشكل از مواد AuGaAs در بازه طيف مرئي به‌دليل جذب بيشتر، عملكرد بهتري در افرايش بازده فوتوكاتد خواهد داشت. ساختار ارائه‌شده براي فوتوكاتد، داراي مزيت فيلتراسيون نور فرودي با دقت و كيفيت بسيار خوبي است. قابليت مهم ديگر ايجاد چندين فركانس تشديد هم‌زمان با ايجاد هندسه تكراري است.