طراحی یک فوتوکاتد ارتقاء یافته ترکیبی بر پایه نانوتوری های پلاسمونیکی

مهم ترین و تاثیرگذارترین بخش هر آشکارساز نوری، قطعه حسگر آن است. در روند توسعه فوتوکاتدها از مواد و ساختار متنوعی استفاده شده و در سال های اخیر ساختار های ترکیبی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور ارتقای بازدهی پاسخ اپتیکی فوتوکاتد از پدیده پلاسمونیک استفاده شده و بر اساس روش تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) فوتوکاتد جدیدی طراحی و شبیه سازی شده است. با تعبیه طرحی از نانوتوری تناوبی بر روی سطح، ساختاری ارایه شده است که با ایجاد امکان تزویج نور فرودی به یک موج چگالی الکترونی در سطح، تشدید پلاسمونی در محدوده طول موج مورد نظر  به وجود آمده و شدت میدان افزایش بسیار زیادی پیدا می کند. به این طریق فلز-نیم هادی تبدیل به یک جاذب عالی می شود. برای این منظور ابتدا فوتوکاتدهای با ساختار مسطح و غیرمسطح (نانوتوری) متشکل ازGaAs  و Au به طور مجزا شبیه سازی شدند. سپس ساختار نانوتوری پلاسمونیک متشکل از مواد ترکیبی Au-GaAs شبیه سازی و با ساختار نانوتوری پلاسمونیک طلا مقایسه شد، به طوری که میزان جذب ساختار 1/16 درصد افرایش یافت. ساختار نانوتوری پلاسمونیک متشکل از مواد Au-GaAs در بازه طیف مریی به دلیل جذب بیشتر، عملکرد بهتری در افرایش بازده فوتوکاتد خواهد داشت. ساختار ارایه شده برای فوتوکاتد، دارای مزیت فیلتراسیون نور فرودی با دقت و کیفیت بسیار خوبی است. قابلیت مهم دیگر ایجاد چندین فرکانس تشدید هم زمان با ایجاد هندسه تکراری است.