آشکارساز نور حساس فوتوترموالکتریک گرافنی در بازه تراهرتز

پرتوهای تراهرتز در کاربردهای مختلفی ، از امنیت تا پزشکی ، استفاده می شوند. بااین حال همواره آشکارسازی حساس امواج تراهرتز در دمای اتاق دشوار بوده است. گرافن به دلیل دینامیک سریع حامل های بار ماده ای ایده آل برای کاربردهای مختلف ازجمله آشکارسازی است. ضمن اینکه جذب گرافن در بازه وسیعی از فرکانس ثابت و برابر 2.3% است، لذا افزایش جذب گرافن برای استفاده درهر کاربردی ضروری است. برای رفع این مشکل میتوان از اثرات پلاسمونیک در مرزمشترک گرافن-فلز استفاده کرد؛ که با افزایش شدت میدان الکتریکی باعث افزایش قابل توجه جذب گرافن در فرکانس رزونانس حتی تا حدود 80% میشود. اثر فوتوترموالکتریک در گرافن، یک مکانیزم آشکارسازی امیدوارکننده است؛ حاملهای برانگیخته شده توسط نور به دلیل اندرکنش های الکترون-الکترون قوی و ظرفیت گرمایی الکترونیکی پایین گرافن، به سرعت و به صورت قابل توجه گرم می شوند. در این مقاله یک آشکارساز گرافنی در بازه تراهرتز با استفاده از اثر فوتوترموالکتریک طراحی و مدل سازی شده است.

Sensitive THz graphene photo-thermoelectric photodetector

THz radiation has various applications from medical to security. However, sensitive detection of THz radiation at room temperature has complications. Graphene due to fast charge carrier dynamics is an ideal material for different applications like photodetection. Because of constant 2.3% absorption of graphene in a wide range of frequencies, increasing graphene absorption is necessary for any application. Plasmonic effects in graphene-metal interfaces can be used to solve this problem; which can improve graphene absorption in resonance frequency even to 80% with increasing electric field magnitude. Photo-thermoelectric (PTE) effect is an inspiring detection mechanism in graphene. Photo-excited carriers thermalize rapidly due to strong electron-electron interactions and low electronic heat capacity of graphene. In this article a graphene based photo-detector in THz range have been designed and simulated benefiting photo-thermoelectric effect.