طراحی و شبیه سازی آشکار ساز نوری مبتنی بر گرافن به منظور بهینه سازی جذب در محدوده مادون قرمز نزدیک

امروزه استفاده از گرافن در ساخت ادوات اپتوالکترونیک از جمله آشکارسازهای نوری با ابعاد کوچک بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از روش های نوین برای اقزایش جذب نور در آشکارسازهای نوری استفاده از نانو ساختارهای فلزی به همراه گرافن برای بروز آثار پلاسمونیک می باشد. در این مقاله یک آشکارساز نوری مبتنی بر گرافن پلاسمونیک طراحی و تحلیل نوری آن با استفاده از روش عددی تفاضل محدود در حوزه زمان (fdtd) انجام شده است. در این ساختار جذب بر اساس تحریک پلاسمون پلاریتون سطحی موجود در فصل مشترک بین فلز و گرافن صورت می گیرد. جذب نور در ساختار پیشنهادی با تغییر پارامترهای فیزیکی نانو توری و پتانسیل شیمیایی گرافن بهینه سازی شده است. بر اساس نتایج عددی، جذب ساختار با استفاده از تک لایه گرافن تقریباً کامل می باشد و طیف جذب آن مستقل از زاویه تابشی است.

Design and simulation of graphene-based photodetector for optimization of absorption in near infrared region

Nowadays, the use of graphene has attracted enormous attention in manufacturing of optoelectronic devices such as photodetectors with small dimensions. One of the new ways for increasing the absorption of light in photodetectors is the use of metal nanostructures along with graphene in order to show the plasmonic effects. In this paper, a plasmonic graphene-based photodetector has been designed and its optical analysis done using Finite-difference time-domain (FDTD) numerical method. In this structure, the absorption is due to the excitation of surface plasmon polaritons in Metal and graphene interface. Optical absorption in proposed structure is optimized by varying physical parameters of nano- grating and chemical potential of graphene. Based on numerical results, the absorption of the structure is almost complete using only a single layer of graphene and the absorption spectrum of the structure is independent of radiation angle.