Skip to main content
SUPERVISOR
Zaker hossein Firoozeh,Reza Safian
ذاکرحسین فیروزه (استاد مشاور) رضا صفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Karimi
محمد کریمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Analysis and Optimization of a Graphene-Based Photodetector
Graphene, the hexagonal 2D structure of Carbon atoms, have attracted a huge amount of attention among physicists and engineers since 2003, when it was successfully extracted by Novoselove et.al. Graphene benefits from many fantastic properties such as super-high mobility, gate-tunable chemical potential, and zero band-gap near the Dirac points. Another characteristic of Graphene that has been investigated by many researchers in recent years is its high capability of supporting hot carriers (electrons and holes with energies higher than the Fermi energy) which has been utilized widely in photodetection. As my master’s thesis, I have worked on improving the responsivity of a Graphene-based photodetector in the telecommunication band (1550 nm). Based on the literature, in the circumstances that we consider in our analysis, photothermoelectric current, related to hot carriers, is considerably more powerful than photovoltaic current. The first step of the project was deeply understanding the concept of hot carriers and finding a robust theoretical analysis of photothermoelectric current in Graphene. After this, we proposed different ways to enrich the power coupling on Graphene layer such as using plasmonic effects or coupling waveguides. Key Word: Photodetection, Hot Carriers, Photothermoelectric Effect, Photovoltaic Effect, Graghene
در صورتی که قرن بیستم را قرن الکترونیک بنامیم ، قرن بیست و یکم را باید قرن سلطه‌ی نور بر دانش و تکنولوژی مدرن دانست. علت روی آوردن خیل عظیم محققین به انجام تحقیقات در حوزه‌های فرکانس بالا و به خصوص نور را می‌توان از دو جهت بررسی کرد. نخست آن‌که فرآیند کوچک‌سازی مدارهای الکترونیکی به نقطه‌ای رسیده که در برخی مواقع امکان حرکت بیش از یک الکترون از یک سیم وجود نداشته و عملا امکان کوچک‌سازی بیشتر در چنین مدار‌هایی وجود ندارد. از طرف دیگر ، فناوری سیستم‌های مایکروویو و رادیویی تا حد بسیار زیادی پیشرفت کرده و تقریبا نقطه‌ی مبهمی در مورد آن باقی نمانده است. این در حالی است که بسیاری از مواد در فرکانس‌های تراهرتز و نوری رفتار‌هایی را از خود به نمایش می‌گذارند که در فرکانس‌های پایین‌تر قابل رؤیت نیستند اما می‌توانند در کاربرد‌های عملی بسیاری نظیر انتقال اطلاعات و شناسایی مواد ایفای نقش کنند. در چنین مواقعی نیاز مبرم به دانش نور و طراحی و ساخت سیستم‌های نوری خود را به نمایش می‌گذارد. در ساخت سیستم‌های نوری باید به تولید نور ، تراگسیل و آشکارسازی آن توجه کرد که در اینجا تمرکز ما بر مورد سوم یعنی آشکارسازی نور می باشد. انواع مختلفی از آشکارسازهای نوری بسته به سازوکار آنها تعریف می شوند که معیارهای متنوعی نیز برای مقایسه کیفیت آنها در نظر گرفته شده است. از طرفی در سال‌های اخیر معرفی ماده‌ای با ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد در فرکانس‌های نوری ، به نام گرافن ، تحولات زیادی در ساخت آشکارسازها ایجاد کرده است. در این پایان‌نامه هدف ما بررسی و تحلیل سیستم‌های آشکارسازی نور بر پایه‌ی گرافن و بهبود پاسخ دهی یک نوع خاص از این آشکارسازها می باشد. کلمات کلید: آشکارسازی نور، حامل های داغ، اثر فوتوترموالکتریکی، اثر فوتوولتایی، گرافن.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی