Skip to main content
SUPERVISOR
Asghar Gholami,Reza Safian
اصغر غلامی (استاد مشاور) رضا صفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyyed asad Amirhosseini
سیداسعد امیرحسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
Graphene has emerged as an appealing material for a variety of optoelectronic applications due to its unique electrical and optical characteristics. In this thesis, we will present recent advances in plasmonic graphene-based photodetectors and graphene-boron nitride (BN) hetero-structures with con?ned optical architectures. However, low optical absorption of a bare graphene layer limits optical responsivity of a photodetector. Hot electron photo-thermoelectric (PTE) effect is a promising detection mechanism in graphene-based photodetectors. Based on this effect, hot carriers’ temperature pro?le and Seebeck coef?cient (S) create a PTE voltage along the graphene channel. Here, we have used plasmonic nano-gratings on top of the electrodes to create both strong ?eld distribution and asymmetric hot carrier spatial pro?le along one side of graphene channel simultaneously. Therefore, instead of limiting the device to work just by localizing heating on a speci?c junction, using this design we can localize incoming radiation to a speci?c location along the channel even with uniform incoming radiation. Here, we also proposed another solution to overcome absorption problem, by using hybrid plasmonic waveguide (HPW) mechanism. Covering the plasmonic layer in waveguide-integrated con?gurations with two high-index-contrast materials will result in a highly con?ned hybrid plasmonic mode between the metal surface and high-index dielectric waveguide. Keywords: The photo-thermoelectric effect, Hot-electron, Hybrid plasmonic waveguide, Graphene-based photodetectors
در در بسیاری از تکنولوژی های امروزی تبدیل نور به سیگنال الکتریکی، از اهمیت بسزایی برخوردار است. اگرچه مقیاس و پراکندگی این حوزه های کاربردی به سرعت در حال رشد است، نیاز به یک پیکره جدید آشکارسازی نوری که قابلیت عملکردی بهتری در سرعت، بازدهی، محدوده طول موجی، انعطاف پذیری، شفافیت و قابلیت مجتمع پذیری COMS داشته باشد، بیش از پیش احساس می شود. گرافن به عنوان یک ماده کاربردی در علوم فوتونیک و الکترونیک نوری محسوب می شود. دینامیک گرافن دارای تحرک حامل بسیار سریع، جذب مستقل از طول موج، خصوصیت های نوری تنظیم پذیر، نرخ تلفات کم، و توانایی محصور سازی انرژی الکترومغناطیسی در حجم های بسیار کوچک می باشد. همچنین این ماده توانایی بکارگیری فرآیندهای آگر-مانند [1] که در آن برهم کنش های الکترون – الکترون اجازه چند تحریکی [2] به ازای یک فوتون تابیده شده را فراهم می کند، دارد. در طی این فرآیند، جفت الکترون – حفره تولید شده به وسیله تابش فوتون، دمای توزیع حامل های محیطی را افزایش می دهد(ایجاد توده ای از حامل های داغ). سازوکارهای های متعددی برای تولید جریان نوری که قابلیت پیاده سازی در گرافن داشته باشد وجود دارند. از جمله این سازوکار ها، اثر فوتو-ولتایی [3] ، اثر فوتو-ترموالکتریکی [4] و اثر فوتو گیتینگ [5] می باشند. جدا از اینکه کدام اثر در گرافن تولید جریان نوری کرده باشد، لایه گرافن تقریباً دارای جذب یکنواخت پایینی برای طول موج های مختلف تابشی است. در این رساله به عنوان دستاورد اول، از ساختاری پلاسمونیکی برای حل مشکل جذب و نیز به طور همزمان ایجاد یک الگوی دمایی نامتقارن برای حامل های داغ برانگیخته شده در سطح کانال و تولید جریان نوری، استفاده شده است. توری پلاسمونیکی [6] بر روی الکترودها به گونه ای طراحی شده است که انرژی فوتون های تابیده شده بر روی الکترودها را به ناحیه پیوند فلز-گرافن در آشکارساز منتقل می کنند. به منظور تحلیل و مقایسه ساختار ارائه شده با مراجع معتبر، مدلی کاملاً تحلیلی بر پایه خاصیت ترموالکتریکی برای محاسبه جریان فوتو-ترموالکتریکی نیز ارائه شده است. به عنوان دستاورد دوم، از خاصیت جفت شدگی بین موجبر نوری و لایه گرافنی استفاده شده است. به این صورت که از موجبرهای پلاسمونیکی هایبرید به عنوان محیطی کمکی برای افزایش جذب در لایه گرافنی استفاده شد. در اینجا ما نشان داده ایم که به ازای اعمال ولتاژهای خاصی به لایه گرافنی، گرافن خاصیت فلزی از خود نشان داده و امواج پلاسمون پلاریتون را در سطح مشترک خود با عایق حمل می کند. مد نواری پلاسمون پلاریتون سطحی تشکیل شده که دارای تلفات بسیار زیادی است، جذب نوری در کانال گرافنی را افزایش خواهد داد. در این دستاورد نیز با استفاده از نتایج بدست آمده از مدل تحلیلی پیشنهاد شده، جذب محصور شده بسیار بالایی بر روی کانال گرافنی آشکارساز مشاهده می شود که در نتیجه سبب تشکیل یک الگوی دمایی نامتقارن برای حامل های داغ برانگیخته شده در امتداد کانال می شود. کلمات کلیدی: 1- گرافن 2-حامل های داغ 3-آشکارساز نوری 4-پلاسمونیک. [2] Multiple-Excitation [3] Photovoltaic effect [4] Photo-Thermoelectric effect [5] Photogating Effect [6] Plasmonic Gratings

ارتقاء امنیت وب با وف بومی