بهينه‎ سازي جريان نوري در آشكارساز مادون قرمز مبتني بر نقاط كوانتومي كلوئيدي HgSe-HgTe

اهداف: توسعه سريع فوتونيك مادون قرمز، تقاضا براي طراحي آشكارسازهاي نوري با كارايي بالا كه در اين محدوده طيفي كار مي‌‎كنند را افزايش داده است. در اين ميان آشكارساز‌هاي نوري مبتني بر نقاط كوانتومي كلوئيدي به‎ علت دارا‎بودن خواص فوق‌العاده از‎جمله هزينه توليد مقرون به‎ صرفه، قابليت لايه نشاني بر روي لايه‎هاي انعطاف‎پذير و قابليت تغيير فاصله گاف نواري با تغيير اندازه، توجه گسترده‌اي را در كابردهايي نظير تشخيص پزشكي غيرتهاجمي و مراقبت‌هاي بهداشتي به خود جلب كرده‌اند. در اين آشكارسازهاي مادون قرمز جريان نوري به‎طور مستقيم بر حساسيت و عملكرد افزاره تأثير گذاشته، لذا افزايش و بهينه‌‎سازي آن از فاكتورهاي مهم در كاربردهاي پزشكي و زيستي محسوب مي‎شود.مواد و روش‎ها: در اين مطالعه تاثير تغييرات اندازه قطر و چگالي آلايش لايه‎ نقاط كوانتومي كلوئيدي HgSe-HgTe در لايه فعال در دماهاي مختلف براي بهينه‌‎سازي جريان نوري مورد مطالعه قرار گرفته است. براي دستيابي به مشخصه‌‎هاي آشكارسازي بر‎اساس ساختار نقاط كوانتومي كلوئيدي با حل خودسازگار معادلات شرودينگر و پواسون با روش تفاضل محدود، چگالي الكترون در هر تراز و پروفايل پتانسيل به دست آمده و جريان نوري آشكارساز براي افزاره محاسبه مي‌گردد.يافته‌‎ها: نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش چگالي آلايش لايه HgSe در ابتدا به دليل افزايش حامل‌ها براي تحريك نوري، چگالي جريان نوري افزايش يافته و پس از رسيدن به نقطه بيشينه با افزايش بازتركيب حامل ها چگالي جريان نوري كاهش مي‎يابد. از‎سوي د‎يگر افزايش چگالي آلايش لايه HgTe مي‌تواند منجر‎به كاهش چگالي جريان نوري گردد. چگالي جريان نوري با افزايش قطر نقاط كوانتومي HgSe بدليل تأثير متقابل بين محصور شدن كوانتومي، فرار حامل‌ها، و اثرات تونل زني افزايش يافته و بعد از رسيدن به نقطه بيشينه كاهشي شده و همچنين با افزايش قطر نقاط كوانتومي HgTe چگالي جريان نوري آشكارساز كاهش مي‌يابد. نتيجه‌‎گيري: به ‎طوركلي بهينه‌سازي و افزايش جريان نوري در كاربردهاي پزشكي و زيستي آشكارسازهاي مادون قرمز موجب بهبود عملكرد، دقت و ارتقا كارايي آشكارسازها‎شده و با مهندسي ساختار آشكارسازهاي نوري مادون قرمز براساس نقاط كوانتومي كلوئيدي مي‎توان جريان نوري را اين آشكارسازها بهينه نمود.