發(fā)布時(shí)間：2020-08-22 06:42

【摘要】：半導(dǎo)體納米線在超小型光探測器中有重要應(yīng)用潛力。然而受光學(xué)衍射極限的限制,進(jìn)一步降低納米線光探測器的尺寸以提高其集成度已經(jīng)遇到瓶頸。局域表面等離子體激元可以將光場限制在亞波長范圍內(nèi),是突破光學(xué)衍射極限的一條有效途徑。本論文將金屬納米天線與GaAs納米線結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種深亞波長納米線光探測器,取得的主要研究成果如下:(1)采用有限時(shí)域差分法,理論研究了 GaAs納米線光探測器的光吸收特性。結(jié)果表明,納米線光探測器的光吸收基于漏模共振效應(yīng)。隨著納米線直徑減小,光場限制變?nèi)?探測器的光吸收效率和響應(yīng)度迅速降低。在直徑為20,40,60 nm時(shí),器件響應(yīng)度分別為0.006,0.024,0.034A/W,僅為直徑為90 nm(0.132A/W)時(shí)的4.5%,18.2%,22%。(2)為提升小直徑納米線光探測器的性能,設(shè)計(jì)了一種基于金屬偶極子天線的GaAs納米線光探測錐器,通過偶極子天線中的等離子體激元與納米線的吸收共振之間的耦合作用增強(qiáng)器件的光吸收能力。結(jié)果表明,在納米線直徑為20～90 nm范圍內(nèi),偶極子天線均對納米線光吸收有大幅提升作用,器件響應(yīng)度提高至1.74-4.14A/W,相比于無天線器件提高倍數(shù)為13～576。(3)探索了偶極子天線的角度、尺寸等參數(shù),進(jìn)一步優(yōu)化器件性能。結(jié)果表明,當(dāng)天線錐角為0°時(shí),探測器具有最高的探測響應(yīng)度,即矩形是納米線探測器的最佳天線形狀。對于納米線直徑分別為20和60 nm,其對應(yīng)的最優(yōu)天線寬度分別為30,50nm,最佳響應(yīng)度分別為6.74,7.64A/W,相比無天線時(shí)分別增強(qiáng)了 1123.3,224.7倍。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN15;TB383.1
【圖文】：

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本文編號：2800385