دیود نوری پلاسمونیک (Plasmonic Photodiode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود نوری پلاسمونیک (Plasmonic Photodiode) :
دیود نوری پلاسمونیک (Plasmonic Photodiode) یک نوع فتودیود است که از ساختارهای پلاسمونیک (Plasmonic Structures) برای افزایش جذب نور و بهبود عملکرد استفاده می کند. پلاسمونیک (Plasmonics) شاخه ای از اپتیک است که به برهمکنش نور با الکترون های آزاد در فلزات در مقیاس نانو می پردازد. با استفاده از نانوآنتن ها (Nanoantennas) و گریتینگ های فلزی، می توان نور را در ابعاد بسیار کوچک (زیر طول موج) متمرکز کرد و جذب آن را در لایه نازک نیمه هادی افزایش داد.
ساختار یک فتودیود پلاسمونیک شامل یک لایه نیمه هادی (مانند سیلیکون یا InGaAs) و یک آرایه از نانوذرات فلزی (مانند طلا یا نقره) یا یک گریتینگ فلزی بر روی سطح آن است. این ساختارهای فلزی می توانند پلاسمون های سطحی (Surface Plasmons) را تحریک کنند که میدان الکتریکی را در سطح مشترک فلز-نیمه هادی به شدت تقویت می کنند.
مکانیزم کار: نور فرودی به ساختار پلاسمونیک برخورد می کند و پلاسمون های سطحی را تحریک می کند. این پلاسمون ها میدان الکتریکی را در نزدیکی سطح فلز متمرکز می کنند و باعث افزایش جذب نور در لایه نیمه هادی می شوند. این امر پاسخ دهی (Responsivity) فتودیود را بدون افزایش ضخامت لایه نیمه هادی (که باعث کاهش سرعت می شود) افزایش می دهد.
پارامترهای مهم شامل پاسخ دهی افزایش یافته، پهنای باند (Bandwidth)، و محدوده طول موجی قابل تنظیم با طراحی ساختار پلاسمونیک است.
کاربرد اصلی فتودیودهای پلاسمونیک در مخابرات نوری با سرعت بالا و حسگرهای نوری حساس است. با افزایش جذب در لایه های نازک، می توان فتودیودهای بسیار سریع (با لایه ذاتی نازک) و در عین حال با پاسخ دهی بالا ساخت. همچنین در تصویربرداری و سلول های خورشیدی نیز کاربرد دارند.
مزایا: افزایش جذب نور بدون افزایش ضخامت (و در نتیجه حفظ سرعت بالا)، قابلیت تنظیم طول موج با طراحی هندسه نانوآنتن ها، و امکان یکپارچه سازی با فناوری CMOS.
معایب: تلفات اهمی در فلزات در فرکانس های نوری، پیچیدگی ساخت نانوساختارها، و هزینه بالاتر.
در نهایت، فتودیود پلاسمونیک یک فناوری نوظهور است که با ترکیب اپتیک و پلاسمونیک، راه را برای نسل جدیدی از آشکارسازهای نوری با کارایی بالا هموار می کند.
