14018پ

دكترا

فيزيك

تهران شرق

1400

صحافي شده ندارد

محمدصادق آخوندي خضرآباد

سيد علي هاشمي زاده عقداء

دانشگاه پيام نور مركز تهران شرق

در اين رساله ساختار و عملكرد آشكارسازهاي سد مادون قرمز (IR )بر پايه ماده 〖Hg〗_(1-x) 〖Cd〗_x Te (MCT)مورد مطالعه قرار گرفته است. بخشي از اين كار به بررسي دقيق خواص حرارتي، اپتيكي و الكتريكي ماده MCT و تغييرات آنها نسبت به برخي پارامترهاي كليدي نظر تركيب، ضخامت، باند انرژي و قابل تنظيم بودن طول موج قطع و گاف نوار انرژي نسبت به تركيب، براي طول موجهاي مختلف امواج مادون قرمز پرداخته شده است. بهينه كردن تركيبات آلياژ براي طول موجهايي در محدوده 0/7-20 μm، بهره كوانتومي و ضريب جذب بالا، كمترين نياز به سيستم هاي خنك كننده در طي فرايند آشكارسازي، تحرك پذيري بالاي الكترون و حفره، باند انرژِي مستقيم جزء برتري اين ماده به نسبت نيمه رساناهاي ديگر جهت افزايش ميزان آشكارسازي ويژه است. در بخشي ديگري از اين كار با استفاده از روشي مبتني بر حدس، چرخش پارامترهاو بيشينه كردن آشكارسازي ويژه اتخاذ شده و سعي شده كه يك آشكارساز فوتورسانا بر پايه MCT را نسبت به متغيير هاي طول موج تابش فرودي λ، ضخامت آشكارساز d و آلايش Z بهينه نماييم، كه در دماي محيط در ناحيه طيفيμm 2- 6 از كارايي بالايي برخوردار است. با رسم نمودارهاي بهينه آشكارسازي ويژه در قطعه فوتورسانا، بشينه مقدار آشكارسازي ويژه 3×109 cm〖Hz〗^(1/2) W^(-1) در دماي 300 كلوين و 24/0 x= و ضخامت 20ميكرو متر در طول موجμm 5 است. در ادامه، مدلسازي آشكارسازهاي فوتوديود و سدي و همچنين بررسي رفتار حامل هاي الكتريكي آن مورد مطالعه قرار گرفته است. براي اينكار از حل معادله انتقالي بولتزمن از طريق دو روش كاهش معادلات درجه دو به درجه يك و مدل رانش نفوذ استفاده شده است. آشكارساز سدي به دليل وجود سد و حذف ناحيه فضاي بار در مقايسه با فوتوديودها و همچنين وجود افست (ناپيوستگي) بزرگ در لايه رسانش و افست صفر در لايه ظرفيت و متوقف كردن جريان يكي از حامل ها (اقليت يا اكثريت) منجر متوقف كردن مهمترين مولفه هاي جريان تاريكي در مقايسه با فوتوديود و فوتو رسانا شده است. كنترل و توقف انواع مختلف جريان تاريكي را با انتخاب جايگاه مناسب قرارگيري و ارتفاع و نوع آلايش و ضخامت بهينه سد، نوع آلايش در لايه جاذب يا فعال، و نوع آلايش در لايه اتصال ميتوان ميزان جريان تاريكي را به حداقل رساند. نمودارهاي ميدان الكتريكي و پتانسيل الكتريكي و چگالي جريان كل حامل ها در نتيجه اين مدلسازي با استفاده از حل معادلات بولتزمن به روش رانش- نفوذ رسم شده است.

69196