بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، آشکارسازفرابنفش شانه ای متبنی بر اکسید سرب طراحی،شبیه سازی وساخت شده است.برای این منظور، ازماده ی اکسید سرب ،به خاطر شکاف انرژی مناسب، استفاده گردید.تاکنون از این ماده در این محدوده ی طیفی استفاده نشده است.بررسی ساختار باندی،خواص نوری در ماده اکسید سرب بانرم افزار Castep Materials Studio انجام شد.بیشینه مقدار نمودار جذب ماده اکسید سرب حاصل از شبیه سازی250nmحاصل شدکه درمقایسه باطیف حاصل ازدستگاه طیف سنجی که بیشینه مقدارش235nmبود نشان داداین ماده برای آشکارسازی دراین محدوده مناسب است.
درنهایت به ساخت آشکارساز اقدام گردید.جریان تاریکی و جریان تحت تابش نور آشکارساز ساخته شده، درولتاژهای مختلف اندازه گیری و حساسیت آنها مورد بررسی قرار گرفت.به عنوان مثال درولتاژ30ولتی حساسیت آشکارسازبرابربا 1/08آمپربروات می باشد.نتایج، بیانگراین مطلب است که آشکارسازساخته شده در ناحیه فرابنفش پاسخ های مناسبی حاصل کرده است.
مقدمه
آشکارسازافزاره ای است که سیگنال اپتیکی را به طریق الکترونیکی آشکار می کند،افزایش روز افزون منابع به سمت طول موجهای مادون قرمزوفرابنفش نیازما رابه آشکارسازهای حساس ،پرسرعت و کم نویز افزایش می دهد. - Razeghi - Vincent,1990 - , - and Rogalski, 1996 عملکرد کلی آشکارسازها مبتنی بر سه اصل است:
- 1تولید حامل بابرخورد نور.
- 2انتقال حامل ویا افزایش بهمنی حامل
- 3دسترسی به حامل وجریان ناشی ازآن ازطریق پایانه ها - Dereniak and Crowe1984 - , - D.Walker and M.Razeghi,2000 - . آشکارسازهابراساس نحوه ایجاد سیگنال الکتریکی به دو دسته آشکارسازهای حرارتی و فوتونی طبقهبندی میشوند. . - D.Walker and M.Razeghi,2000 - در آشکارسازهای حرارتی نور باجذب در سطح تاریک به گرما تبدیل ودمای روی آن افزایش می یابد.حساسیت به نور آنها به طول موج وابسته نیست. امادر مورد آشکارسازهای فوتونی،بازده فوتون وتحریک حاملها جریان حاصل می کند، که دراین نوع آشکارسازها پاسخ نوری آنها وابسته به طول موج میباشد.
آشکارسازهای فوتونی مزایای زیادی نسبت به آشکارسازهای حرارتی دارد.آشکارسازهای حرارتی از موادی ساخته شدهاند که نس بت به حرارت حساس هستند. عملکرد اصلی آشکارسازهای حرارتی بر پایه تغییر دما در اثر جذب فوتون در ماده آشکارساز است. آشکارسازهای حرارتی خود به چندین نوع تقسیم بتدی می شوند که می توان به بلومتر،ترمسیتور،ترموکوپل،پیرو الکتریک اشاره کرد. - Vincent,1990 - و - Razeghi and Rogalski, . - 1996آشکارسازهای فوتونی، اشعه موردنظر را مستقیما به سیگنالالکتریکی تبدیل میکنند. این نوع آشکارسازها از یک نیمههادی تشکیل شدهاند که بر اثر تابش اشعه یک جریان و یا ولتاژالکتریکی ایجاد میکنند.
آشکارسازهای فوتونی خیلی حساستر از آشکارسازهای حرارتی میباشند، - - Razeghi and Rogalski, 1996و - . - D.Walker and M.Razeghi,2000 - آشکارسازهای فوتونی، بسته به نوع برهمکنشهای1 درون ماده به انواع مختلفی تقسیم میشوند.این نوع آشکارسازها به دو دسته نور رسانش2 و نور ولتائی3 تقسیم میشوند. - Razeghi and - Rogalski, 1996علاوه برتقسیم بندی انجام شده می توانیم آشکارسازها رابرااین اساس هم تقسیم بندی کنیم:
الف - ازلحاظ اپتیکی مثل نحوه گردش نور درآشکارساز.
ب - ازلحاظ ماده استفاده شده در آن .
ج - از لحاظ ویژگی های آشکارسازها مانند سرعت پاسخ ،جریان تاریک. - Razeghi and Rogalski, 1996 - از دیگر آشکارسازها می توان به دیودهای نوری4، دیود نوری5 PIN دیود نوری بهمنی6 ،آشکارساز فلز نیمه هادی فلز اشاره کرد. آشکارساز فلز نیمه هادی فلز شباهت بسیار زیادی به ساختار شانه ای دارد.و بدلیل اینکه همیشه یکی از کنتاکتهای این آشکارساز بصورت معکوس بایاس می شود جریان کمتری نسبت به PIN دارد.
از دیگر آشکارسازها که بیشتر در مخابرات استفاده می شود می توان به آشکارسازی باساختار چندگانه ،آشکارساز موج رونده،آشکارساز با کاواک تشدید ،آشکارسازهای نفطه کوانتومی و...اشاره کرد ،که هرکدام نسبت به دیگری مزایا ومعایبی دارد. باتوجه به اینکه از ترکیب هر ماده ای با اکسیژن اکسید آن ماده حاصل می شود،درمورد اکسید سرب نیزبایدبه این مطلب اشاره شودکه درطبیعت واکنتش اکسیژن باسرب به چندین صورت رخ می دهد که معمول ترین آنها اکسیدسرب،دی اکسیدسرب وتترااکسیدسرب است. که برحسب نیاز می توان از هرسه استفاده کرد.
- van den broek, 1966 - و - . - Terpstra et al, 1995 اکسیدسرب، درطبیعت به دوصورت یافت می شود؛.1اکسیدسرب نوع آلفا،.2اکسیدسرب نوع بتا؛که نوع آلفا بصورت چهارکنجی7پیکربندی شده وشماره فضای گروه آن P4/nmm - No129 - بوده وثابت شبکه بدین صورت تعریف می شودa=0,3974nm,b=c=0,5021nm ودراتاق پایداربوده ودارای شکاف انرژی بصورت زیراست که شکاف انرژی غیرمستقیم برابر1/95evوشکاف انرژی مستقیم برابر2/75evاست. که درشکل - 1 - ساختار کریستالی نشان داده شده است. - - Terpstra et al, 1995
